Evaluación neuropsicológica de las funciones ejecutivas mediante realidad virtual pdf

Introducción

Las funciones ejecutivas engloban un amplio con­

junto de funciones de autorregulación que permi­

ten el control, organización y coordinación de otras funciones cognitivas, respuestas emocionales y com­

portamientos. Aunque el concepto, y aún más el constructo de funciones ejecutivas, se viene utili­

zando y estudiando desde hace tiempo, todavía exis­

te en la actualidad una significativa falta de consen­

so entre los expertos acerca de su definición, puesto que, sin duda, se trata de un fenómeno complejo.

No obstante, la necesidad de alcanzar un acuerdo se hace extremadamente necesaria, puesto que, so­

bre la base de él, tratamos de elaborar instrumentos válidos de evaluación de estas funciones de alto ni­

vel y métodos de rehabilitación eficaces.

La primera conceptualización de las funciones ejecutivas se la debemos a Luria, quien, si bien no las definió como tal, consideró que las áreas fronta­

les del cerebro desempeñaban un papel fundamen­

tal en la regulación de la iniciativa, la motivación, la formulación de metas y planes de acción, y el auto­

control de la conducta, asociadas a lesiones fronta­

les [1,2]. Posteriormente, Lezak introdujo el térmi­

no ‘funciones ejecutivas’ para referirse a aquellas funciones cognitivas que necesitamos para que nues­

tra conducta sea eficaz, creativa y adaptada social­

mente [3,4]. Años después, Sholberg y Mateer se­

ñalaron como componentes ejecutivos la anticipa­

ción, la elección de objetivos, la planificación, la se­

lección de la conducta, la autorregulación, el auto­

control y el uso de la retroalimentación [5].

Entre las numerosas definiciones aportadas des­

de la neuropsicología en los últimos años destaca­

mos el planteamiento integrador de Tirapu et al [6], quienes proponen que las funciones ejecutivas ha­

cen referencia a la capacidad de hallar soluciones para un problema novedoso llevando a cabo predic­

ciones de las consecuencias a las que nos pueden llevar cada una de las soluciones imaginadas. Por su amplia red de conexiones con estructuras corticales y subcorticales, la corteza prefrontal (CPF) es la re­

gión con mejores prestaciones para proporcionar este ‘entorno seguro’ de predicción y contraste de hipótesis. Así, la CPF como estructura y las funcio­

nes ejecutivas como función nos permiten generar acciones potenciales, es decir, simular situaciones y verificar si la solución es la apropiada o no, y el re­

sultado es una conducta adaptada a las demandas

Evaluación neuropsicológica de las funciones ejecutivas mediante realidad virtual

Gema Climent-Martínez, Pilar Luna-Lario, Igor Bombín-González, Alicia Cifuentes-Rodríguez, Javier Tirapu-Ustárroz, Unai Díaz-Orueta

Resumen. Las funciones ejecutivas engloban un amplio conjunto de funciones de autorregulación que permiten el con- trol, organización y coordinación de otras funciones cognitivas, respuestas emocionales y comportamientos. El acerca- miento tradicional a la hora de evaluar estas funciones, normalmente a través de tests neuropsicológicos de lápiz y papel, puede mostrar en algunos pacientes un rendimiento mayor de lo esperado o dentro de los límites normales, y, sin embar- go, observar dificultades en la vida diaria. Estas discrepancias sugieren que las pruebas neuropsicológicas clásicas puede que no reproduzcan adecuadamente la complejidad y naturaleza dinámica de las situaciones de la vida real. Los últimos desarrollos en el campo de la realidad virtual ofrecen opciones interesantes en la evaluación neuropsicológica de muchos procesos cognitivos. La realidad virtual reproduce entornos tridimensionales con los que el paciente interactúa de forma dinámica, con una sensación de inmersión en el entorno similar a la presencia y exposición a un entorno real. Además, se puede controlar de forma sistemática la presentación de dichos estímulos, así como de distractores u otras variables. Asi- mismo, se pueden obtener respuestas más consistentes y precisas, y permitir un análisis detallado de ellas. La presente revisión muestra los problemas actuales de la evaluación neuropsicológica de las funciones ejecutivas y los últimos avan- ces en la consecución de mayor precisión y validez en la evaluación a través de las nuevas tecnologías y la realidad virtual, haciendo especial mención a algunos desarrollos llevados a cabo en España.

Palabras clave. Evaluación neuropsicológica. Funciones ejecutivas. Generalización. Modelos teóricos. Realidad virtual.

Validez ecológica.

Reintegra: Centro de Rehabilitación Neurológica; Oviedo, Asturias (I. Bombín-González, A. Cifuentes- Rodríguez). Facultad de Psicología;

Universidad de Oviedo; Centro de Investigación Biomédica en Red de Salud Mental, CIBERSAM (I. Bombín-González). Fundación Argibide; Elcano, Navarra (P. Luna- Lario, J. Tirapu-Ustárroz). Nesplora, Technology & Behavior; Donostia- San Sebastián, Gipuzkoa, España (G. Climent-Martínez, U. Díaz-Orueta).

Correspondencia:

Dr. Unai Diaz Orueta.

Departamento I+D. Nesplora SL.

P.º Mikeletegi, 54, planta 0, of. 13.

E-20009 Donostia-San Sebastián (Gipuzkoa). España.

E-mail:

[email protected] Financiación:

Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, mediante el subprograma Avanza Competitividad I+D+i (n.º expediente: TSI-020100-2010-1044).

Aceptado tras revisión externa:

29.10.13.

Cómo citar este artículo:

Climent-Martínez G, Luna-Lario P, Bombín-González I, Cifuentes- Rodríguez A, Tirapu-Ustárroz J, Díaz-Orueta U. Evaluación neuropsicológica de las funciones ejecutivas mediante realidad virtual.

Rev Neurol 2014; 58: 465-75.

© 2014 revista de Neurología

del ambiente [7]. En este artículo apoyamos esta conceptualización, porque asume los corolarios que forman el núcleo central del conocimiento actual sobre las funciones ejecutivas, a saber: procesos implicados en el mantenimiento y la organización de información orientada hacia la formulación de planes y la acción prospec tiva (‘escenario de simu­

lación’); especializadas en la detección y abordaje de situaciones novedosas y complejas mediante la puesta en marcha de mecanismos de supervisión y control; y equipadas con importantes recursos de recolección, integración y orquestación de múlti­

ples fuentes de información (sensorial, afectiva, cog­

nitiva y motora) [8].

Unos años antes, Tirapu et al [9] señalaron la he­

terogeneidad del término ‘funciones ejecutivas’ y propusieron una conceptualización integrada del concepto sobre la base de los modelos teóricos con mayor evidencia científica: modelo de memoria de trabajo de Baddeley y Hitch [10­12], modelo de fun­

ciones jerarquizadas de Stuss y Benson [13­15], mo­

delo de sistema atencional supervisor de Norman y Shallice [16­19], e hipótesis del marcador somático de Damasio [20­24]. En su modelo integrador, plan­

tean cuatro niveles de control de la conducta:

– Sistema sensorial y perceptual: inconsciente, au­

tomático, rápido y responsable de conductas sobre­

aprendidas muy especificadas por el ambiente.

Tabla I. Modelos, teorías e hipótesis más representativas sobre funciones ejecutivas y corteza prefrontal (CPF) [25,26].

Modelos de constructo unitario (un único constructo explica la función clave de la CPF) Teoría de la información contextual

(Cohen et al, 1996)

Representación, mantenimiento y actualización de la información del contexto (cognitivo o social): sistema dopaminérgico

Modelos de memoria de trabajo (MT

Baddeley y Hitch (1974, 1986, 2000)

Bucle fonológico: mantenimiento y manipulación de información verbal Agenda visuoespacial: mantenimiento y manipulación de información visual Sistema ejecutivo central: análogo al sistema atencional supervisor Buffer episódico: integración de la memoria a corto y a largo plazo

Goldman y Rakic (1998) Múltiples módulos de procesamiento de la información independientes Petrides (1994, 1996) Cartografiado anatómico-funcional de la CPF medial-lateral en relación con las

distintas operaciones mentales que integran el constructo de la memoria de trabajo

Factor g y factor I

Teoría bifactorial de Spearman (1927)

Factor g = funciones ejecutivas (común a todas las actividades intelectuales) y factores s (específicos de cada actividad)

Catell (1971) Inteligencia fluida (análoga a funciones ejecutivas) e inteligencia cristalizada Modelo de codificación

adaptativa de Duncan (1995, 2000, 2001, 2002)

Inteligencia fluida = funciones ejecutivas (resolución de situaciones novedosas), papel fundamental de la CPF

Inteligencia ejecutiva de Goldberg (2002, 2006)

Factor I (talento y soluciones ejecutivas, conocimiento preceptivo):

reconocimiento de patrones para resolver problemas nuevos (sabiduría), ligado a la CPF Especialización de la CPF: hipótesis de la novedad-rutina y estilos cognitivos

dependiente-independiente de contexto Modelos de secuenciación temporal

(importancia de la naturaleza de las representaciones almacenadas en la CPF)

Teoría del acontecimiento complejo estructurado (SEC) (Grafman, 1995, 2002)

La CPF contiene acontecimientos estructurados en una secuencia particular de actividad dirigidos a solucionar problemas o conseguir objetivos concretos SEC episódicos o abstractos se aplican a situaciones novedosas

Organización temporal de la conducta (Fuster, 1989)

La CPF estructura temporalmente la conducta a través de la memoria a corto plazo (función retrospectiva), la planificación (función prospectiva) y la inhibición de distractores Representación jerárquica del lóbulo frontal: la CPF interviene en el control

inhibitorio, memoria operativa, set preparatorio y mecanismo de supervisión

Tabla I. Modelos, teorías e hipótesis más representativas sobre funciones ejecutivas y corteza prefrontal (CPF) [25,26] (cont.).

Modelos de supervisión atencional orientada a objetivos (importancia del control atencional dirigido a objetivos)

Modelo de control de la acción de Norman y Shallice (1986)

Unidades cognitivas Esquemas

Dirimidor de conflictos: elige el esquema rutinario apropiado cuando existe competición entre varios Sistema atencional supervisor: se pone en marcha en situaciones novedosas,

al inhibir respuestas (R) sobreaprendidas Teoría integradora de la CPF

(Miller y Jonathan, 2001)

La CPF mantiene objetivos y medios para conseguirlos; papel primordial en la conducta guiada por estímulos (E) internos o intenciones (‘procesamiento arriba-abajo’)

Modelo de control atencional (Fuster, 1995)

Funciones atencionales con distintos correlatos anatómicos: mantenimiento, concentración, supresión, alternancia, preparación, programación y atención dividida Energización: iniciación y mantenimiento de una respuesta (CPF superior medial) Programación de tareas: elección de la respuesta en función

del objetivo, organización de la acción (CPF ventrolateral)

Monitorización: control de la consecución de objetivos, actividad respecto al plan, anticipación de estímulos, detección de errores, etc. (CPF lateral derecha) Teoría del filtro dinámico

(Shimamura, 2000)

La CPF controla y monitoriza la información aplicando filtros:

selección, mantenimiento, actualización y redirección Modelos jerárquico-funcionales de la CPF

(diferentes componentes ejecutivos relacionados jerárquicamente) Hipótesis sobre el eje rostrocaudal

de la CPF (Christoff, 2003)

La CPF rostrolateral se activa cuando se evalúa información generada internamente (razonamiento de mayor complejidad)

Hipótesis de la puerta de entrada (Burgués, 2006)

La CPF rostral determina si la fuente de activación de las representaciones es interna o externa Implicación en las situaciones multitarea:

– CPF rostral medial: atención orientada a estímulos – CPF rostral lateral: atención independiente de estímulos

Modelo funcional en cascada (Koechlin, 2000)

Ejes anteroposterior y medial-lateral de la CPF. Cuatro niveles de control de la acción:

– Sensorial: E-R

– Contextual: E-R en función del entorno – Episódico: E-R en función de episodio anterior

– Branching: activación E-R en función de planes concomitantes (integración de memoria de trabajo y atención). CPF rostral Eje medial-lateral de la CPF anterior:

– Tareas con secuencias previsibles: activación de la CPF anterior medial y el estriado ventral – Tareas con elementos no previsibles: activación de la CPF anterior lateral y el estriado dorsolateral Modelos integradores cognición-emoción

(papel de las emociones en el razonamiento y la toma de decisiones) Hipótesis del marcador somático

(Damasio, 1994)

Estados somáticos, innatos o aprendidos, marcan emocionalmente una respuesta sobre otras.

La CPF dorsolateral genera opciones y la CPF ventromedial asocia estados emocionales que amplifican la atención y la memoria de trabajo sobre las consecuencias de una de ellas Teoría de la complejidad cognitiva

y el control (Zelazo et al, 1997) Equilibrio funciones ejecutivas calientes (CPF ventral) y funciones ejecutivas frías (CPF dorsal) Modelos basados en análisis factoriales

(componentes subyacentes al constructo funciones ejecutivas) Miyake et al, 2000

Verdejo-García y Pérez-García, 2007 Marcos-Ríos et al, 2004

Actualización, inhibición, alternancia

Actualización, inhibición, alternancia y toma de decisiones

Velocidad de procesamiento, flexibilidad cognitiva, memoria de trabajo, control de la interferencia

– Dirimidor de conflictos: inconsciente, automáti­

co, opera a través de la memoria de trabajo y se encarga de la elección del mejor repertorio de acción cuando compiten varios esquemas.

– Sistema atencional supervisor: consciente, parti­

cipa en situaciones nuevas a través de la antici­

pación, selección de objetivos, planificación y su­

pervisión.

– Marcador somático: estado somático/emoción, innato o aprendido, que al asociarse a las conse­

cuencias de una acción amplifica la atención y la memoria de trabajo sobre ella, marcándola sobre el resto de opciones.

Un debate crucial sobre la naturaleza de las funcio­

nes ejecutivas es si constituyen un constructo uni­

tario, inespecífico, pero altamente adaptable; o un sistema multimodal de procesamiento múltiple con distintos componentes relativamente independien­

tes, aunque interrelacionados [8]. Tanto las prime­

ras definiciones de funciones ejecutivas que expusi­

mos en los párrafos anteriores como los modelos actualmente vigentes tienden a inclinarse hacia la segunda hipótesis. En publicaciones recientes en las que revisamos los modelos de funcionamiento ejecutivo más relevantes, se evidencia que, si bien la mayoría de los planteamientos consideran dife­

rentes procesos ejecutivos relativamente modula­

res, jerarquizados y especializados, todavía existen planteamientos sólidos opuestos a esta idea, que proponen un único constructo cognitivo para expli­

car la función clave de los lóbulos frontales [25,26].

En la tabla I se resumen los modelos, teorías e hipó­

tesis sobre las funciones ejecutivas y la CPF más notables.

Nuestro posicionamiento en este interesante e inacabado debate es a favor de la segunda hipótesis.

Así, asumimos que las funciones ejecutivas están conformadas por diferentes procesos independien­

tes, aunque interrelacionados, sustentados en re­

giones cerebrales especializadas que forman parte de redes neurales complejas y ampliamente distri­

buidas. En la tabla II se presentan los diferentes procesos ejecutivos que, en nuestra opinión, englo­

ban las funciones ejecutivas [27]. Como describire­

mos en el siguiente apartado, según este plantea­

miento de Tirapu et al, la evaluación del funciona­

miento ejecutivo ha de dar cuenta de cada uno de los componentes y, en consecuencia, debemos pla­

nificar la rehabilitación en función de aquellos subpro­

cesos alterados y conservados. El objetivo de la pre­

sente revisión es analizar el estado actual de la eva­

luación neuropsicológica de las funciones ejecuti­

vas mediante el empleo de entornos de realidad virtual y nuevas tecnologías.

Ventajas de la evaluación neuro- psicológica mediante realidad virtual

El acercamiento tradicional a la hora de evaluar las funciones ejecutivas es a través de evaluaciones neuropsicológicas de lápiz y papel. No obstante, aquellos pacientes que refieren dificultades en su vida diaria y de los que se espera una ejecución in­

ferior pueden, de hecho, rendir dentro de los lími­

tes normales en los tests neuropsicológicos estan­

darizados de funcionamiento ejecutivo [28­30]. Al­

Tabla II. Modelo de Tirapu et al [27].

regiones implicadas Pruebas

Velocidad de procesamiento Atención alternante

Sustancia blanca Circuito frontoparietal

Clave de números Búsqueda de símbolos Trail Making Test A y B Test de Stroop (P y C) Memoria de trabajo

(actualización, mantenimiento y manipulación)

CPF dorsolateral CPF ventrolateral Corteza parietal Cerebelo

Dígitos, localización espacial, letras y números (escala de memoria de Wechsler-III) Paradigma de Sternberg N-back

Acceso a la memoria semántica o flexibilidad espontánea

CPF dorsolateral

Corteza frontotemporal medial

Fluidez verbal Fluidez de dibujos

Ejecución dual CPF dorsolateral

Corteza cingulada anterior

Paradigmas de ejecución dual Dígitos + Trail Making Test Inhibición/control

de la interferencia

Corteza cingulada anterior CPF orbital

Giro frontal inferior

Test de Stroop Go-no go Stop-signal Test de Hayling Flexibilidad cognitiva CPF dorsolateral

CPF medial Giro supramarginal Estriado

Wisconsin Card Sorting Test Test de categorías

Planificación CPF dorsolateral derecha

Corteza cingulada posterior Ganglios basales

Torre de Londres Torre de Hanoi Mapa del zoo (BADS) Laberintos de Porteus Branching/multitarea Polo rostral (área 10) Seis elementos (BADS)

Test de los recados Toma de decisiones CPF ventromedial

CPF dorsolateral Ínsula Amígdala

Gambling Task Delay discounting Cambridge Gambling Task

BADS: Behavioral Assessment of the Disexecutive Syndrome; CPF: corteza prefrontal.

gunos estudios han demostrado que la relación en­

tre el rendimiento en pruebas estandarizadas de lá­

piz y papel para la evaluación neuropsicológica de las funciones ejecutivas y el rendimiento en las ac­

tividades de la vida diaria es bastante débil [31,32].

Estas discrepancias sugieren que las pruebas neu­

ropsicológicas clásicas puede que no reproduzcan adecuadamente la complejidad y naturaleza diná­

mica de las situaciones de la vida real, lo que da como resultado una serie de limitaciones en cuanto a la significación, utilidad práctica y generalización de estas medidas a las actividades de la vida cotidia­

na de los pacientes (escasa validez ecológica). Las herramientas de evaluación, para poder gozar de gran validez ecológica, deben ser capaces de regis­

trar procesos ejecutivos múltiples (con estresores y distracciones en aumento progresivo) de cara a ser más predictivas del rendimiento en la vida real.

En este sentido, la realidad virtual permite al usuario sumergirse en entornos tridimensionales interactivos que reproducen ambientes y situacio­

nes reales, posibilitando así enfoques terapéuticos que inciden directamente sobre las limitaciones funcionales ocasionadas por los déficits neuropsi­

cológicos [33]. Además, el individuo puede sumer­

girse en entornos evaluativos y terapéuticos seguros que minimizan posibles riesgos inherentes a los en­

tornos reales, lo que aporta un sinfín de posibilida­

des en el campo de la neurorrehabilitación [34].

Los últimos desarrollos en el campo de la reali­

dad virtual ofrecen opciones interesantes en la eva­

luación neuropsicológica de muchos procesos cog­

nitivos, como puede ser el caso del test AULA para la evaluación del trastorno por déficit de atención/

hiperactividad [35], y cuya validez convergente y ventajas sobre el test de ejecución continua de Con­

ners, el criterio de referencia hasta la fecha en la evaluación de la atención, han quedado demostra­

das [36]. La realidad virtual reproduce entornos tri­

dimensionales con los que el paciente interactúa de forma dinámica, con una sensación de inmersión en el entorno similar a la presencia y exposición a un entorno real [37]. Dentro de estos entornos, tan­

to clínicos como investigadores pueden integrar la presentación de estímulos relevantes en un contex­

to significativo y familiar para el paciente (en la me­

dida en que las características visuales y físicas de los entornos, personajes e ítems sean realistas y de gran calidad). Además, se puede controlar de forma sistemática la presentación de dichos estímulos, así como la de distractores u otras variables, y alterar­

los en función de las características del paciente, obteniendo respuestas más consistentes y precisas, y permitiendo un análisis detallado de éstas.

Afortunadamente, los costes de la tecnología se han ido reduciendo progresivamente en los últimos años, hasta el punto de que cualquier ordenador de gama media puede mostrar un entorno visual in­

mersivo e interactivo [38]; de forma paralela, ha ido creciendo el rendimiento y calidad de las aplicacio­

nes, haciendo que el usuario sea un participante activo dentro del entorno virtual [39]. Rizzo et al [40,41] identifican varias ventajas del uso de la rea­

lidad virtual en la evaluación neuropsicológica, en­

tre las que se encuentran:

– La capacidad de mostrar de forma sistemática estímulos tridimensionales dinámicos e interac­

tivos dentro de un entorno virtual, una tarea que no podría llevarse a cabo por otros medios.

– La capacidad de crear un entorno de evaluación con mayor validez ecológica.

– La presentación inmediata de feedback al rendi­

miento de forma variada y mediante diferentes modalidades sensoriales.

– La capacidad de capturar completamente el ren­

dimiento, y la disponibilidad de un registro de rendimiento más natural e intuitivo, de cara al análisis de datos posterior.

– El diseño de un entorno de evaluación seguro que minimice los riesgos derivados de errores.

– La capacidad de mejorar la disponibilidad de la evaluación para personas con deterioro sensorial y motor por medio del uso de interfaces y dispo­

sitivos adaptados, y presentaciones adaptadas a la modalidad sensorial requerida e integradas en el diseño del entorno virtual.

– La introducción de características ‘recreativas’ o elementos dentro de entornos virtuales como un medio de aumentar la motivación.

– La integración de representaciones humanas vir­

tuales (avatares) para aplicaciones sistemáticas que pueden aumentar la interacción social.

Como puede observarse, se ha postulado que una de las principales ventajas de los tests de realidad virtual es su alta validez ecológica. Cuanto mayor es la validez ecológica de un test, mejor puede prede­

cir éste los problemas o limitaciones que una per­

sona puede presentar en su vida cotidiana. Breve­

mente, si la correlación entre la respuesta de un paciente en un test de rendimiento sobre una situa­

ción real concreta y la respuesta que este paciente da en la vida real es alta, se puede decir que este test predice de forma fiable la conducta que este in­

dividuo tendría en su vida real al enfrentarse a una situación similar [42]. Obviamente, el establecimien­

to de una correlación así requeriría comparar los resultados del test con el rendimiento de los sujetos

en su vida cotidiana; un estudio con pocas posibili­

dades de llevarse a cabo en la vida real.

Por ello, muchos autores comparan los resulta­

dos obtenidos en los tests clásicos y los tests de rea­

lidad virtual con el fin de mostrar validez ecológica, lo que, en ocasiones, ha llevado a la mera informa­

tización de los tests clásicos de lápiz y papel, y otras a pruebas más elaboradas y realistas. En este senti­

do, hay multitud de entornos virtuales que se han usado con este propósito: ciudades [43,44], super­

mercados [45], casas [46], cocinas [47,48], escuelas [49], oficinas [50,51], unidades de rehabilitación [52]

e incluso una playa [53].

Evaluación específica de las funciones ejecutivas mediante realidad virtual

Los tests diseñados para la evaluación del funciona­

miento ejecutivo son muy complejos, y uno de sus principales problemas puede ser el de aislar unas funciones cognitivas de otras. La aplicación de la realidad virtual para la evaluación de las funciones ejecutivas se remonta a 1998, cuando el equipo de Pugnetti [54] diseñó un edificio virtual del que ha­

bía que salir pasando a través de varias puertas. Ba­

sado en el test de clasificación de tarjetas de Wis­

consin (WCST) [55], los usuarios de este test están obligados a usar las pistas del entorno para ayudar a la correcta selección de las puertas, que varían se­

gún las categorías de forma, color y número de ojos de buey (ventanas y mirillas). Al igual que en el WCST, los criterios correctos de elección cambian después de un número fijo de pruebas exitosas y es necesario que la persona cambie de estrategia cog­

nitiva para dar la respuesta correcta (en este caso, pasar con éxito a la habitación de al lado). En este estudio, se comparó un grupo mixto de pacientes neurológicos (con esclerosis múltiple y lesiones ce­

rebrales) con el rendimiento de un grupo control, tanto en el WCST clásico como en una versión computarizada o virtual. Tanto los resultados de las observaciones realizadas por miembros de la fami­

lia de los pacientes como los resultados del WCST virtual muestran que los pacientes tienen dificulta­

des en la realización de tareas de la vida diaria. No obstante, aunque las propiedades psicométricas de la tarea de realidad virtual eran comparables a las del WCST convencional, las correlaciones entre las diferentes estrategias cognitivas utilizadas por los pacientes eran muy débiles, y existían errores espe­

cíficos de perseveración no observados mediante el test WCST. En sintonía con Shallice y Burgess [56], los resultados están de acuerdo con la observación

de que los pacientes con trastornos ejecutivos a me­

nudo realizan relativamente bien las pruebas neu­

ropsicológicas tradicionales de la ‘función del lóbu­

lo frontal’, pero muestran un marcado deterioro en el control y monitorización del comportamiento en las situaciones de la vida real.

El experimento realizado por Elkind et al [53]

con el test LFAM (Look For a Match) no aportó de­

masiada claridad, dado que era una mera réplica del WCST computarizado sobre sombrillas de playa, lo cual no aportaba validez ecológica, y era más difícil que la versión de lápiz y papel.

Posteriormente, Ku et al [57] utilizaron un en­

torno virtual parecido a una pirámide egipcia para la evaluación de la función ejecutiva. La pirámide tiene salas hexagonales, cada una con tres puertas con una forma, un color y un sonido asociado que se reproduce al acercarse a la puerta. El usuario tie­

ne que elegir una puerta en cada habitación, como en el de Pugneti et al [54], y el criterio para acertar la puerta correcta cambia cada cierto tiempo. Si el sujeto elige la puerta equivocada, se reproduce un sonido de error, pero la puerta se abre en cualquier caso. Las habitaciones están conectadas entre sí por pasillos en los que puede haber momias, obstáculos que evitar y distractores. La forma de salir de la pi­

rámide consiste en utilizar estrategias similares a las del test de Wisconsin, y los primeros resultados mostraron correlación entre el test en realidad vir­

tual y el WCST.

El grupo de Kang [58] diseñó y probó un sistema de realidad virtual para evaluar el deterioro cogniti­

vo de pacientes con infarto cerebral. El entorno vir­

tual consiste en un supermercado con 50 artículos colocados en cuatro líneas de estanterías; tiene una sola entrada y una salida, y cuatro refrigeradores con panel de cristal. El sujeto experimental se mue­

ve en el escenario utilizando un joystick, y un casco virtual que sigue los movimientos de su cabeza. Los resultados mostraron una dificultad de habituación a la interfaz muy marcada en pacientes con acci­

dente cerebrovascular, mientras que tanto este gru­

po como los controles tuvieron dificultades de ha­

bituación al entorno virtual. En concreto, las pun­

tuaciones de los cuestionarios sobre mareo, náu­

seas, problemas oculomotores y desorientación son altas en ambos grupos.

Ha habido también otras experiencias que han combinado funciones de evaluación, entrenamien­

to y rehabilitación, como son el Virtual Store [59], el Virtual Action Planning Supermarket [60], el Vir­

tual Mall [61] y el Virtual Library Test. Además, existe una versión en realidad virtual del test de recados múltiples (Multiple Errand Test), llamado

V­MET [62], que con diferentes aproximaciones ha tratado de reproducir tareas de supermercado para evaluar el funcionamiento ejecutivo. El test original consistía en que el evaluador acompañaba al pa­

ciente al entorno de un supermercado real a reali­

zar una serie de tareas (con las consiguientes difi­

cultades). El V­MET muestra un supermercado vir­

tual que combina sus funciones de evaluación con las de rehabilitación de personas que han sufrido ictus y muestran déficits del funcionamiento ejecu­

tivo. Examina la capacidad para realizar actividades multitarea, y fomenta la planificación y la resolu­

ción de problemas mientras se realiza la tarea de compra. Las tareas incluyen seleccionar recetas, elaborar una lista sobre la que realizar las compras necesarias, y comprar los ítems que aparecen en la lista. Con el fin de aumentar la sensación de estar en un supermercado, el entorno incluye hilo musi­

cal, anuncios de ventas y ofertas especiales. Los productos se seleccionan y se sitúan en el carrito usando movimientos de las extremidades superio­

res, y de ese modo los pacientes ejercitan sus habili­

dades motoras, cognitivas y metacognitivas.

Todos los tests de funcionamiento ejecutivo mencionados en esta sección muestran los mismos problemas: la mayoría de los entornos virtuales está en una fase experimental o de investigación; se han estudiado en muestras pequeñas; carecen de datos normativos; no tienen una forma estandarizada de aplicación (en algunos casos, cumplen el doble co­

metido de evaluación e intervención, por lo que se suelen personalizar en su aplicación para cada pa­

ciente); y muchos de ellos no son tests, sino herra­

mientas de entrenamiento y rehabilitación.

De las aproximaciones más recientes al estudio del funcionamiento ejecutivo, una proviene de Es­

tados Unidos y otra de nuestro entorno. La prime­

ra de ellas, AssesSim Office, es un test de evaluación cognitiva basado en realidad virtual desarrollada de forma conjunta entre el Instituto de Tecnologías Creativas de la Universidad del Sur de California y el Laboratorio de Neuropsicología y Neurociencia del centro de investigación de la Fundación Kessler.

AssesSim Office fue desarrollado para completar el trabajo existente y capturar elementos de las fun­

ciones ejecutivas no recogidos por los entornos virtuales existentes hasta la fecha [63]. El test Asses­

Sim Office evalúa el rendimiento en tareas de aten­

ción selectiva y dividida, resolución de problemas complejos, memoria de trabajo y memoria pros­

pectiva (Fig. 1).

La aplicación se basa en el entorno virtual Asses­

Sim (www.assessim.com) y presenta una serie de tareas realistas para la evaluación de capacidades

cognitivas. Se espera que la combinación de diver­

sas tareas con diferentes niveles de prioridad (por ejemplo, una tarea de toma de decisiones basada en reglas, una tarea de tiempo de reacción, una tarea de atención dividida) simule escenarios desafiantes que sean similares a las demandas de un entorno laboral real. Las tareas concretas incluyen respon­

der a correos electrónicos (atención selectiva), de­

cidir si aceptar o rechazar ofertas inmobiliarias se­

gún criterios concretos (toma de decisiones com­

pleja con componente de memoria de trabajo), im­

primir las ofertas que cumplen criterios concretos, tanto si se aceptan como si no, recoger las ofertas impresas de la impresora y dejarlas en el archivo (memoria de trabajo), y asegurar que el proyector de la sala de conferencias permanece encendido (atención dividida). Asimismo, se evalúan otras con­

ductas ajenas a las tareas concretas que pudieran ser signo de inatención o conductas perseverativas.

Se espera que un escenario basado en tareas ecoló­

gicamente relevantes sea más sensible a déficits cognitivos en individuos con daño cerebral y pueda predecir el rendimiento cognitivo en entornos rea­

les con mayor precisión. En agosto de 2013 se pre­

sentaron los resultados de un estudio piloto que mostraba diferencias de rendimiento entre pacien­

tes con traumatismo craneoencefálico y controles en las medidas de atención selectiva y dividida, re­

solución de problemas y memoria prospectiva [64].

En el caso de la esclerosis múltiple, los datos reve­

laron que AssesSim Office diferenciaba con éxito el rendimiento entre esclerosis múltiple y controles.

Hacen falta más estudios para diferenciar patrones de funcionamiento entre individuos con traumatis­

mo craneoencefálico y esclerosis múltiple.

Figura 1. Entorno de la oficina virtual de AssesSim Office [tomada con permiso de [64]).

La última propuesta de evaluación neuropsico­

lógica proviene del consorcio español formado por la Fundación Argibide de Pamplona y la empresa Nesplora de San Sebastián. Se ha denominado pro­

visionalmente el test del vendedor de helados (Ice Cream Seller Test), y se trata de una herramienta de evaluación neuropsicológica multitareas basada en un entorno virtual (una heladería) para la evalua­

ción de las funciones ejecutivas tanto en población general como en población clínica. El paciente tie­

ne que hacer el papel de un vendedor de helados en su primer día de trabajo. Al principio del test, reci­

be instrucciones que tratan de promover un correc­

to uso del sistema junto con una tarea de entrena­

miento de sus tareas principales, seguido de una tarea definitiva (el test en sí mismo). El paciente lle­

vará unas gafas de realidad virtual con un sensor de movimiento que permitirán al usuario ver a su alre­

dedor moviendo la cabeza. Por otra parte, un brazo virtual permitirá al usuario interactuar con los ob­

jetos localizados en el entorno 3D de una forma si­

milar a como lo haría en un entorno real. Con esto se busca aumentar el realismo del test, así como la sensación de inmersión y presencia en el entorno virtual (Fig. 2).

En la tarea propia del test, los clientes entrarán en la tienda de helados 14 veces en grupos de cua­

tro personas, y el usuario les servirá el helado que

pidan siguiendo una serie concreta de reglas prede­

finidas por el jefe de la heladería. Las 14 series se dividen en dos fases:

– Fase de planificación o de ‘dar el turno’: el usua­

rio establece el orden por el que debe servir a los clientes de acuerdo con reglas preestablecidas.

– Fase de ejecución o de ‘servir a los clientes’: los clientes, uno por uno, serán invitados a pedir el helado que desean, y se les atenderá dependien­

do del orden establecido por el usuario en la fase de planificación.

El usuario prepara el helado y se lo da al cliente co­

rrespondiente. Si el usuario cambia el orden que ha definido en la fase de planificación, o si le da al cliente el helado equivocado, recibirá feedback so­

bre este evento. De forma transversal, la tarea sufri­

rá algunas interrupciones: distractores (a los que el usuario debe evitar prestar atención) y cambio de set (cambio en los ingredientes de los helados a partir de la serie 8). Las variables medidas por el Ice Cream Seller Test incluirán:

– Planificación: número total de veces que se han consultado las instrucciones, colocación correc­

ta de elementos, aprendizaje de reglas, errores de planificación.

– Aprendizaje y memoria de trabajo: tiempo de aprendizaje de tareas, errores, respuestas correc­

tas consecutivas, número de consultas al libro de recetas, curva de mejora del aprendizaje.

– Tiempo y velocidad de procesamiento: tiempo para realizar las tareas 1 y 2, tiempo total, tiem­

po de respuesta.

– Atención: respuesta a los distractores, impulsivi­

dad, perseveraciones, actividad motora.

– Flexibilidad cognitiva: perseveraciones, inhibición, tiempo de aprendizaje de la nueva configuración de ingredientes de los helados, errores, respues­

tas correctas consecutivas.

La duración total de la prueba se estima en unos 50 minutos, con el fin de prevenir la fatiga asociada al uso de las gafas de realidad virtual. La prueba se ha­

lla aún en fase de pruebas de usabilidad y se espera que sea baremada con población general en los próximos meses.

Conclusiones

Partiendo del conocimiento del que actualmente disponemos sobre las funciones ejecutivas, no po­

demos concebir un instrumento de evaluación váli­

do y fiable que no explicite la definición y la natura­

Figura 2. Entorno virtual del Ice Cream Seller Test.

leza del constructo en la que está basado. En nues­

tra opinión, las funciones ejecutivas engloban dife­

rentes componentes relativamente independientes y que se relacionan entre sí, probablemente de for­

ma jerarquizada, con el fin último de resolver situa­

ciones nuevas y complejas a través de la predicción de las consecuencias de cada curso de acción. Estas funciones cognitivas de alto nivel abarcan no sólo el control, la organización y la coordinación de otras funciones cognitivas, sino también de respuestas emocionales y comportamientos.

El uso de la tecnología en realidad virtual desem­

peña un papel cada vez más importante en el modo en que se realiza la evaluación neuropsicológica y la rehabilitación, pero, para que sea posible que la realidad virtual se convierta en poco tiempo en una herramienta dominante en esta área, son necesa­

rios los continuos avances en las tecnologías subya­

centes y la reducción de costes en el hardware del sistema.

Desde que la realidad virtual se utiliza en neuro­

ciencias, se han publicado numerosos trabajos y aproximaciones experimentales. Los resultados son esperanzadores en evaluación y tratamiento en neurociencia: esta tecnología no sólo se puede comparar con los métodos clásicos, sino que es más sensible y objetiva a la hora de capturar datos con­

ductuales, y aumenta la validez ecológica de las pruebas. En casi todos los trabajos estudiados, sin embargo, la tendencia es a buscar correlaciones con los métodos clásicos de evaluación o tratamiento [53,54,57]. El problema de este planteamiento es que, aunque se encuentren buenos resultados, no se puede hablar ni de haber mejorado el método de evaluación (por haberlos simplemente replicado en realidad virtual), ni de haber aumentado la validez ecológica del test, aunque eso sea plausible. Para afirmar y demostrar la alta validez ecológica de un test en realidad virtual, la comparación tiene que hacerse midiendo las respuestas funcionales del pa­

ciente en una situación real y en la tarea simulada.

Es evidente que este planteamiento, en general, es difícil para los participantes [57,65,66], y a veces hasta impensable. Aumentar la validez ecológica de las pruebas neuropsicológicas es complicado tam­

bién desde el punto de vista teórico. La validez eco­

lógica de la exploración de las funciones ejecutivas es, además, limitada, porque la administración del test en consulta es diferente a las situaciones de la vida real: en el despacho, la estructura la da el exa­

minador, se centra en tareas concretas, el ambiente no es punitivo, la motivación la aporta el examina­

dor, se da cierta persistencia del estímulo, no se en­

fatiza el fracaso, el ambiente es protegido y la com­

petencia ausente. En síntesis, las condiciones físicas y circunstancias presentes durante la exploración neuropsicológica hacen que la generalización de los resultados a la vida real sea débil. No es infrecuente encontrar en la práctica clínica pacientes que pre­

sentan importantes limitaciones para desarrollar una vida autónoma e independiente y, sin embargo, no muestran ninguna dificultad para realizar los tests neuropsicológicos administrados en la consul­

ta [42]. Resulta claro que la realidad virtual puede ayudar a paliar varias de estas limitaciones [38], y nosotros añadiríamos que puede provocar nuevos retos y dificultades a los pacientes, de manera que sea posible un verdadero ‘entrenamiento’ para la realidad, con un aprendizaje de posibles respuestas que aplicar en su vida diaria. En este sentido, desde nuestro entorno esperamos que el test del vendedor de helados, actualmente en fase de prueba, permita un entorno evaluativo cercano a las actividades de la vida diaria del paciente y pueda cubrir, al menos en parte, la carencia de validez ecológica y de gene­

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Neuropsychological evaluation of the executive functions by means of virtual reality

Summary. Executive functions include a wide range of self regulatory functions that allow control, organization and coordination of other cognitive functions, emotional responses and behaviours. The traditional approach to evaluate these functions, by means of paper and pencil neuropsychological tests, shows a greater than expected performance within the normal range for patients whose daily life difficulties would predict an inferior performance. These discrepancies suggest that classical neuropsychological tests may not adequately reproduce the complexity and dynamic nature of real life situations. Latest developments in the field of virtual reality offer interesting options for the neuropsychological assessment of many cognitive processes. Virtual reality reproduces three-dimensional environments with which the patient interacts in a dynamic way, with a sense of immersion in the environment similar to the presence and exposure to a real environment. Furthermore, the presentation of these stimuli, as well as distractors and other variables, may be controlled in a systematic way. Moreover, more consistent and precise answers may be obtained, and an in-depth analysis of them is possible. The present review shows current problems in neuropsychological evaluation of executive functions and latest advances in the consecution of higher preciseness and validity of the evaluation by means of new technologies and virtual reality, with special mention to some developments performed in Spain.

Key words. Ecological validity. Executive functions. Generalization. Neuropsychological assessment. Theoretical models.

Virtual reality.