El objetivo principal del proyecto BrainGym es diseñar, desarrollar y evaluar una terapia de entrenamiento cognitivo eficaz basada en un sistema brain-computer interface (BCI) mediante la aplicación de técnicas de neurofeedback para hacer frente al envejecimiento cognitivo. El proyecto ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, en la convocatoria de Proyectos Estratégicos Orientados de Transición Ecológica y Transición Digital del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023 (REF: TED2021-129915B-I00).
El proyecto titulado "Hacia la digitalización de las terapias de envejecimiento cognitivo mediante interfaces cerebro-ordenador, entrenamiento físico y autoevaluación neuropsicológica (BrainGYM)" propone una solución digital integradora para frenar el deterioro cognitivo asociado al envejecimiento normal. El proyecto identifica tres limitaciones de las intervenciones actuales: estrategias de entrenamiento cognitivo ineficaces, evaluación subjetiva del estado cognitivo y escalabilidad de las intervenciones actuales. El proyecto pretende desarrollar una intervención digital que combine las interfaces cerebro-ordenador (brain-computer interface, BCI), el entrenamiento físico y la autoevaluación neuropsicológica para resolver estas limitaciones. En este proyecto proponemos el uso de técnicas neurofeedback para facilitar la estimulación endógena de determinados circuitos neuronales utilizando realimentación proporcionada por un sistema BCI, el ejercicio físico para promover la liberación de factores neurotróficos, y la autoevaluación cognitiva para complementar las baterías de pruebas tradicionales. La intervención digital propuesta pretende ser eficaz, integradora y escalable en la lucha contra el envejecimiento cognitivo.
El programa de entrenamiento cognitivo estará basado en vanguardistas técnicas de neurofeedback, que permiten autoregular la actividad cerebral mediante un sistema BCI para mejorar la función neuronal. Nuestra hipótesis es que este entrenamiento es más efectivo que las terapias de estimulación cognitiva habituales.
El programa de entrenamiento físico diseñado por un especialista constará de sesiones monitorizadas y sugerencias de ejercicios. Estas terapias han demostrado su eficacia para frenar el deterioro cognitivo debido a la mejora de la función cerebrovascular y la producción de factores neurotróficos.
Una evaluación cognitiva exhaustiva es determinante para comprobar la eficacia del programa de entrenamiento. En este proyecto se realizará mediante la aplicación de tests neuropsicológicos y la identificación de biomarcadores fisiológicos derivados del análisis de la actividad cerebral.
El Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Valladolid es un grupo de investigación del Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Unidad de Investigación Consolida (UIC-060) de la Junta de Castilla y León y Grupo de Investigación Reconocido (GIR) de la Universidad de Valladolid. Está formado principalmente por Ingenieros y Médicos de diferentes especialidades, que trabajan conjuntamente en diversas líneas de investigación, como el procesado de señales cerebrales como ayuda al diagnóstico de diferentes enfermedades neurológicas y en el desarrollo de sistemas brain-computer interface (BCI) no invasivos. Su papel en el proyecto radica en el desarrollo del sistema BCI que permitirá la aplicación de técnicas de neurofeedback para la rehabilitación de las funciones cognitivas de los participantes.
Contacto - Dr. Roberto Hornero
El Ayuntamiento de Valladolid, a través de su Centro de atención a personas mayores y dependientes, gestiona 12 Centros de Vida Activa que ofrecen servicios, actividades y programas orientados a promover la prevención de la dependencia y el envejecimiento activo y saludable, así como el acceso a recursos sociales, hábitos de vida saludable, bienes culturales y ocupación del ocio y tiempo libre enriquecedora. También se busca fomentar la participación activa y democrática de las personas mayores, la integración comunitaria, las relaciones intergeneracionales, la tolerancia, ayuda mutua y el voluntariado, el desarrollo personal y grupal y el acceso a la información.
Contacto - Servicio de Iniciativas Sociales
El objetivo principal del estudio es diseñar, aplicar y evaluar una terapia de entrenamiento cognitivo eficaz basada en un sistema BCI que utilice técnicas de NF para frenar el envejecimiento cognitivo. A través de la realimentación en tiempo real de su propia actividad cerebral, los usuarios aprenderán a automodular sus señales EEG en diferentes áreas del córtex, induciendo plasticidad cerebral y, eventualmente, una mejora de las funciones cognitivas.
Diseñar e implementar la plataforma de entrenamiento cognitivo. La plataforma integrará: (1) una aplicación BCI de escritorio para proporcionar tareas de entrenamiento mediante neurofeedback; y (2) una aplicación móvil con un programador de terapias para recordar a los participantes las acciones diarias, como las sesiones de entrenamiento cognitivo y físico o la evaluación del estado cognitivo.
Evaluar la terapia de entrenamiento cognitivo con los participantes. El entrenamiento se realizará en varios de los centros de vida activa del Ayuntamiento de Valladolid. Esta colaboración permitirá reclutar una población de 90 participantes adultos (> 65 años), subdivididos en tres grupos: (1) control, que realizará una terapia tradicional de envejecimiento activo; (2) entrenamiento, que realizará sesiones de entrenamiento cognitivo utilizando nuestra plataforma; y (3) placebo, que realizará las mismas sesiones con feedback simulado. Todos los participantes realizarán también el programa de entrenamiento físico. Se realizará una caracterización antes, 1 mes después y 3 meses después del programa para evaluar su efectividad.
Protocolo experimental, compuesto por (i) reclutamiento; (ii) subdivisión pseudoaleatoria en grupos control (GC), entrenamiento (GT) y placebo (PG); (iii) sesiones de caracterización (paradigma de doble tarea, pruebas neuropsicológicas y registros EEG) y (iv) terapia de envejecimiento, con actividad física (todos los usuarios), terapia de envejecimiento tradicional (sólo GC), o terapia basada en BCI (GT con feedback real, PG con feedback simulado).
A continuación, se muestran los distintos paquetes de trabajo (PT) asociados al proyecto:
La plataforma BrainGym se diseñará de forma cooperativa entre neuropsicólogos e ingenieros. También se tendrán en cuenta las sugerencias de los participantes para aumentar la motivación de los usuarios. El diseño final de las tareas incluirá una descripción detallada de la secuencia visual, las funciones que deben entrenarse, los detalles de implementación, etc.
La implementación de la adquisición y el procesamiento de la señal y las tareas diseñadas se realizarán en paralelo. La aplicación móvil multiplataforma también se implementará en esta tarea. Por último, una prueba de toda la plataforma con los investigadores permitirá al equipo encontrar y corregir posibles errores antes de iniciar la validación con los usuarios objetivo.
A través del Ayuntamiendo de Valladolid se reclutarán al menos a 90 participantes sanos de entre de 65 años y 75 años. A continuación, se realizará una subdivisión aleatoria en los grupos de control, entrenamiento y placebo.
La caracterización de las funciones cognitivas de los usuarios se realizará 4 veces: antes del entrenamiento, justo después del entrenamiento, 1 mes después y 3 meses después. La caracterización se compone de una batería de pruebas neuropsicológicas, registros de EEG basal y evaluación mediante smartphone.
Las 10 sesiones de entrenamiento cognitivo del envejecimiento difieren en función del subgrupo al que pertenezca el usuario: terapia ocupacional tradicional (grupo de control), entrenamiento basado en BCI con NF real (grupo de entrenamiento) o con NF simulada (grupo placebo). Todos los participantes realizarán el programa de entrenamiento físico y las sesiones de autoevaluación cognitiva
Se evaluará la eficación del programa de entrenamiento para frenar los efectos del envejecimiento cognitivo mediante la comparación entre grupos en los distintos puntos temporales. Los resultados serán difundidos en foros científicos (e.g., revistas de investigación, congresos, etc.) y dirigidos al público general (e.g., página web, medios de comunicación, etc.)