LA VALUTAZIONE DELLE FUNZIONI ESECUTIVE IN ETA EVOLUTIVA

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1 Corso di Formazione La Valutazione Neuropsicologica in età evolutiva Padova, 9-10 ottobre 2009 LA VALUTAZIONE DELLE FUNZIONI ESECUTIVE IN ETA EVOLUTIVA Gabriella Bottini Chiara Piroddi - Pina Scarpa Dipartimento di Psicologia, Università di Pavia Centro di Neuropsicologia Cognitiva A.O. Niguarda Ca Granda, Milano

2 La Valutazione delle Funzioni Esecutive Aspetti neurofisiologici e neuropsicologici delle funzioni frontali Principali modelli cognitivi Disfunzione frontale in diverse patologie Valutazione delle funzioni frontali: problemi metodologici Strumenti per indagare le funzioni frontali Test cognitivi per le funzioni frontali: stato dell arte

3 1. Funzioni Esecutive Definizioni e Modelli esplicativi

4 LE FUNZIONI ESECUTIVE (FE): definizioni Costrutto cognitivo complesso, multicomponenziale, che racchiude l intero set di processi sottostanti all esecuzione di un comportamento: controllato (Hughes, 2002) finalizzato ad uno scopo (Anderson, 2001) autoconservativo (Lezak, 2000) strategico (Welsh e Pennington, 1988)

5 Interfaccia di alto livello tra l individuo e l ambiente (Burgess & Simon, 2005) processi cognitivi e comportamentali coinvolti nelle FE formazione di un obiettivo, pianificazione e decision making focalizzazione dell attenzione, concentrazione e monitoraggio flessibilità del comportamento in base alle richieste dell ambiente sintesi e integrazione di dettagli isolati in una totalità controllo degli impulsi e gestione delle frustrazioni differimento di una soddisfazione immediata e inibizione delle risposte impulsive memoria di lavoro interiorizzazione del linguaggio con funzione regolatoria del comportamento e motivazione (Semenova, 2005).

6 Circuito frontale dorso-laterale: coinvolta in fluenza verbale, flessibilità cognitiva, pianificazione, inibizione, memoria di lavoro, controllo attenzionale, ragionamento, problem-solving e pensiero astratto. 2. Circuito frontale ventro-mediale: coinvolto nei processi motivazionali, per cui una lesione in quest area produce apatia, ridotta capacità di interazione sociale e ritardo psicomotorio. 3. Circuito orbito-frontale: responsabile di un comportamento socialmente appropriato. Da una lesione a quest area possono derivare disinibizione, impulsività e un comportamento antisociale. (Alvarez, Emory, 2006; Grossi, Trojano, 2005)

7 La Corteccia Pre-Frontale ha un ruolo importante nello svolgimento di tutti i processi di tipo TOP DOWN Stabilisce le connessioni tra i vari sistemi di input e di output necessarie per svolgere un compito complesso. (Miller, Cohen, 2001).

8 Studi in letteratura sulla de-attivazione di regioni della PFC nelle scimmie: - performance dell animale relativamente conservata grazie alle connessioni delle aree corticali esaminate, con la PFC - ruolo centrale della PFC nella realizzazione di comportamenti complessi (Chafee, Goldman-Rakic, 2000; Miller e al., 1996)

9 Modelli cognitivi delle Funzioni Esecutive Burgess e Simon (2005): Da Lurija a Burgess - Teorie a sistema singolo: modelli computazionali del Connessionismo (Cohen e al., 1998) - Teorie fondate su un costrutto: Duncan et al. (2000) dell intelligenza generale (g) - Teorie fondate su un singolo sintomo: cercano di spiegare i singoli sintomi disesecutivi, uno alla volta, come ad esempio la confabulazione, che dipenderebbe da un deficit nei processi di controllo dell organizzazione della memoria autobiografica (Burgess, Shallice, 1996)

10 - Teorie multicomponenziali: il sistema esecutivo frontale sarebbe costituito da un numero di componenti che interagiscono nelle azioni quotidiane, esaminabili in modo relativamente indipendente negli studi sperimentali. Processi automatici, routinari Processi controllati, non familiari Riformulazione della teoria di Shallice e Burgess del Sistema Attenzionale Supervisore (SAS).

11 1. Il Sistema Attenzionale Supervisore Norman & Shallice, 1986: il Sistema Esecutivo di Controllo quattro livelli di organizzazione crescente: 1. unità cognitive o di azioni, ossia capacità di base (ad es. afferrare un oggetto, leggere una parola, ecc.) 2. schemi (schemata), raggruppano una serie di tali unità di base, associate in seguito alla ripetizione (apprendimento) 3. Contention Scheduling, processo che costituisce l interfaccia tra gli stimoli in ingresso (inclusi i pensieri) e gli schemata, con l obiettivo di selezionare rapidamente i comportamenti routinari in situazioni conosciute 4. Supervisory Attentional System (SAS), per le situazioni in cui il soggetto deve decidere consapevolmente che cosa fare

12 Shallice e Burgess (1996): il modello del SAS è frazionato in 8 processi: Memoria di lavoro Monitoraggio Inibizione di schemi Generazione spontanea di schemi Adozione di una modalità di elaborazione Pianificazione di un obiettivo Realizzazione di un intenzione differita Recupero di informazioni dalla memoria episodica

13 Le FE in età evolutiva Perché un interesse tardivo??? Claire Hughes (2002): - Maturazione dei lobi frontali (Diamond, 1991) - effetto Kennard (effetto della plasticità neuronale) - utilizzo di test per adulti in età evolutiva

14 Anni 80: Neuropsicologia dello Sviluppo Disciplina nata con lo scopo di costruire modelli sul funzionamento cognitivo normale di un sistema in via di sviluppo, a partire da patologie che riflettono lesioni di tipo funzionale (C. Temple, 1997). - Studi di psicopatologia dell età evolutiva (ADHDattention deficit ipractivity disorder-, Autismo, Sindrome di Tourette e Disturbo della Condotta; (Pennington, & Ozonoff, 1996) - Sviluppo delle funzioni esecutive nella popolazione normale (Passler e al., 1995, Welsh e al., 1991, Luciana e Nelson, 1998).

15 Vantaggio degli studi normativi in età evolutiva - Possibilità di scomporre il costrutto unitario delle Funzioni Esecutive nelle sue componenti - Costruzione di nuovi modelli sulle FE

16 Sviluppo delle Funzioni Esecutive aa.: stabilità 18 aa. 4 aa. Progressivo declino Esordio: 12 mesi

17 Sviluppo delle Funzioni Esecutive Volume della corteccia pre-frontale: - crescita lenta fino all età di 8 anni, - più rapido tra gli 8 e i 14 anni - proseguendo si stabilizza, fino a raggiungere i valori del cervello di un adulto intorno ai 18 anni. Volume della sostanza grigia della PFC laterale dorsale (AB 46) e ventrale (AB 12, 45) segue un percorso di sviluppo non lineare e matura più tardi rispetto alla sostanza bianca (Papazian e al., 2006). Tracciato EEG - cambiamenti nelle regioni frontali: - dalla nascita ai 2 anni, -tra i 7 e i 9 anni -tra i 16 e i 19 anni (Tatcher, 1991).

18 1. Levin et al. (1991) Studi normativi sullo sviluppo delle FE Soggetti: 52 bambini (7-8, 9-12, aa.) Test: WCST, CVLT, Fluenza Verbale, Twenty Questions, Go-No Go, Torre di Londra Risultati: 3 fattori contribuiscono alla prestazione - associazione semantica e formazione di concetti - pianificazione e strategia - controllo degli impulsi crescono progressivamente fino a 15 aa. raggiunge livelli adulti a 12 aa.

19 2. Welsh et al. (1991) Soggetti: 110 bambini (3-12 aa.) Test: Wisconsin Card Sorting Test, Fluenza Verbale, Ricerca Visiva e Torre di Hanoi, Matching Familiar Figure Test Risultati: sviluppo per stadi delle capacità esecutive e organizzazione multidimensionale delle FE. - semplici abilità strategiche, capacità di inibire stimoli distraenti 6 aa. - controllo degli impulsi, verifica di ipotesi 10 aa. - più complesse abilità di pianificazione e memoria 12 aa.

20 Dall analisi fattoriale emerge un modello con tre fattori: 1) la risposta fluida e immediata, che include la fluenza verbale, la ricerca visiva e le abilità di sequenziamento motorio; 2) la verifica delle ipotesi e il controllo degli impulsi, che include l inibizione di risposte errate e l approccio metacognitivo per produrre e verificare ipotesi; 3) la pianificazione, che indica la programmazione e la rappresentazione di azioni, che guidano comportamenti orientati verso un obiettivo futuro.

21 3. Anderson et al. (2002) hanno integrato i risultati delle ricerche precedenti, proponendo un modello teorico delle FE composto da 4 domini: 1. Controllo Attenzionale: capacità di prestare attenzione a uno stimolo e mantenerla, di inibire le risposte impulsive e di individuare e correggere gli errori. 2. Information Processing: da cui dipendono ricchezza, velocità ed efficienza di comportamento. 3. Flessibilità cognitiva: abilità di spostare e dividere la propria attenzione tra vari elementi, attuare strategie alternative, processare contemporaneamente le informazioni provenienti da diverse fonti. 4. Goal setting: capacità di sviluppare nuove idee e concetti, efficienza nel pianificare le azioni.

22 In sintesi: Sviluppo non lineare delle FE Età scolare (6-8 aa.): esordio capacità esecutive Pubertà (12 aa.): piena maturazione calo della prestazione all esordio della pubertà (11-12 anni) (Blakemore, Choudhury, 2006) Adolescenza: le capacità di inibizione, memoria di lavoro, decision-making e multitasking continuano a migliorare, con una traiettoria evolutiva lineare (a differenza dell infanzia) che segue lo sviluppo della mielinizzazione delle strutture corticali frontali.

23 Le Funzioni Esecutive nella Psicopatologia dello Sviluppo In età evolutiva, i deficit cognitivi che possono essere associati alle FE sono: scarso controllo degli impulsi difficoltà nel monitoraggio del comportamento ridotta capacità di servirsi dei feedback per pianificare e organizzare le azioni scarsa abilità di ragionamento astratto difficoltà nel generare e implementare strategie capacità ridotta di memoria di lavoro perseverazioni e scarsa flessibilità mentale.

24 I Disturbi dello Sviluppo in cui si riscontrano più di frequente questi comportamenti deficitari sono: - i Disturbi dello Spettro Autistico (Happè et al., 2006; Hill, 2004) - il Disturbo da Deficit d Attenzione e Iperattività (ADHD) (Shallice et al., 2002) - il Disturbo della Condotta (CD) (Pennington, Ozonoff, 1996) - la Sindrome di Tourette (ST) (Pennington, Ozonoff, 1996)

25 Journal of Child Psychology and Psychiatry, 37(1): Pennington, B. F., Ozonoff, S. (1996). Executive functions and developmental psychopathology - Autismo: - Deficit di Memoria di Lavoro e Pianificazione (Torre di Hanoi) - Preservata capacità di Inibizione (test di Stroop) -Disturbo della Condotta: - Disfunzione Esecutiva solo in comorbidità con ADHD

26 - ADHD: - prestazione deficitaria al 67% dei test esecutivi e al 36% delle prove non esecutive. - deficit di Pianificazione (Torre di Hanoi) - deficit di Inibizione (Test di Stroop) - deficit di Inibizione motoria (test Go/No-Go, Test Stop Signal) - deficit di Memoria di Lavoro - Sindrome di Tourette: - Deficit di Memoria di Lavoro - Disfunzione Esecutiva in comorbidità con ADHD

27 2. Funzioni Esecutive Strumenti di valutazione

28 Test in uso per l esame delle Funzioni Esecutive Continuous Performance Test Rosvold et al., 1956 Attenzione selettiva, Vigilanza Test Campanelle Modificato Biancardi e Stoppa, 1997 Attenzione selettiva Stroop/Color-World Test Spreen e Strauss, 1998 Shallice et al., 2002 Controllo stimoli interferenti Matching Familiar Figure Test Kagan, 1966 Inibizione risposte automatiche Change Task Oosterlaan et al., 1998 Inibizione della risposta, flessibilità ToL- Torre di Londra Shallice e McCarthy, 1982 Pianificazione WCST Grant e Berg, 1948 Problem solving, flessibilità Word Fluency Tressoldi et al., 2005 Automatismo nell accesso al lessico Junior Hayling Test Burgess e Shallice, 1996 Inibizione risposte automatiche, flessibilità Trail Making Test A-AB-B Scarpa et al., 2006 Pianificazione visuo-motoria, attenzione sostenuta, flessibilità Matrici Attentive Scarpa et al., 2006 Attenzione selettiva Frontal Assessment Battery Scarpa et al., 2006 Programmazione motoria, sensibilità alle interferenze, inibizione Test degli Animali Cornoldi et al., 2001 Inibizione informazioni irrilevanti

29 Matrici Attenzionali: (Scarpa et al., 2006) - Selezione di uno stimolo target tra distrattori all interno di una matrice di numeri (prima 1, poi 2, infine 3 numeri) Attenzione selettiva (controllo delle interferenze) Esplorazione visiva (strategicità) Shifting Memoria di lavoro

30 Trail Making Test: (Scarpa et al., 2006) - Forma A: unire con una linea continua i cerchi numerati in ordine crescente. - Forma AB: unire con una linea continua i cerchi seguendo l ordine delle lettere dell alfabeto italiano. - Forma B: unire con una linea continua i cerchi alternando un numero e una lettera in ordine crescente (es. 1 - A 2 B 3 - C ) Attenzione sostenuta Pianificazione visuo-motoria Shifting categoriale Memoria di lavoro