L’allenamento cognitivo può potenziare le abilità mentali? Questo quesito è da tempo oggetto di ricerca. Con il termine “allenamento cognitivo” ci si riferisce al processo di miglioramento della cognizione attraverso la pratica e/o l’istruzione intenzionale. 

L’ allenamento può essere process-based (basato sul processo) o strategy-based (basato sulla strategia) [1]

L’allenamento basato sui processi consiste nella pratica ripetitiva di uno o più compiti che sollecitano specifici processi cognitivi, mentre l’allenamento basato sulle strategie fornisce ai partecipanti delle indicazioni sulle procedure e sulle strategie rilevanti per il compito, al fine di sviluppare e migliorare le loro conoscenze.

L’attenzione esecutiva

L’attenzione esecutiva è l’aspetto dell’attenzione implicato nella regolazione volontaria di pensieri e comportamenti, che coinvolge i processi di individuazione e risoluzione dei conflitti, la flessibilità cognitiva e il controllo inibitorio [2]. Costituisce un aspetto chiave nello sviluppo dell’autoregolazione [3].

Un numero crescente di evidenze riporta che l’attenzione esecutiva dei bambini e le funzioni cerebrali ad essa associate possono essere migliorate con l’esercizio[4] [5]. Diversi altri studi, invece, hanno mostrato risultati contraddittori, sostenendo che gli effetti dati dall’allenamento generino benefici specifici a breve termine, ma non generalizzabili ad altri domini cognitivi[6]

Tuttavia, recenti revisioni dell’argomento hanno evidenziato numerose variabili che possono determinare risultati contraddittori tra gli studi, come ad esempio le caratteristiche individuali dei partecipanti, oppure variabili legate alla tipologia di intervento utilizzato[5]

Gli studi che utilizzano la tecnologia di neuroimmagine hanno fornito ulteriori evidenze sull’impatto dell’allenamento a livello delle funzioni cerebrali. Ricerche condotte su adulti e bambini hanno mostrato che l’allenamento basato sui processi porta a cambiamenti a livello di attivazione cerebrale[7] e di connettività funzionale[8]. Inoltre, gli studi EEG hanno rivelato che l’allenamento influenza la tempistica e la topografia dei marcatori elettrofisiologici dell’attenzione esecutiva, come l’N2, quindi il potenziale evento-correlato la cui ampiezza è modulata dall’aumento del conflitto tra le possibili alternative di risposta[9], o le componenti successive.

Seguendo allenamenti basati sui processi, bambini in età prescolare sembrano mostrare una riduzione della latenza dei componenti legati al conflitto, così come un cambiamento della posizione in cui si verificano gli effetti. 

Mentre numerosi gruppi di ricerca si sono concentrati sugli effetti degli interventi basati sui processi, un numero inferiore di studi ha analizzato gli effetti dei programmi di allenamento basati sulle strategie. L’intervento educativo sviluppato per promuovere i meccanismi di controllo cognitivo tramite scaffolding è un esempio di programma basato sulle strategie. Con scaffolding si indica il processo di tutoraggio, durante il quale la persona più esperta accompagna un’altra persona meno esperta nel suo processo di apprendimento.

La ricerca ha mostrato che lo scaffolding metacognitivo può facilitare l’insegnamento delle materie scolastiche[10]. Inoltre, alcuni studi hanno osservato effetti benefici di determinati curricula scolastici sulle abilità di controllo esecutivo dei bambini, come ad esempio il metodo Montessori[11]

La metacognizione

La metacognizione è un termine ampio che include sia la conoscenza che la regolazione dell’attività mentale e può essere suddivisa in controllo metacognitivo e conoscenza metacognitiva[12]

Il controllo metacognitivo è stato strettamente collegato al controllo esecutivo dell’attenzione, poiché entrambi condividono le strutture cerebrali sottostanti e si basano sulla regolazione volontaria della cognizione attraverso meccanismi di monitoraggio, come ad esempio il rilevamento degli errori e di controllo, come la correzione degli errori[13]

La conoscenza metacognitiva, invece, consiste principalmente in una consapevolezza al metalivello di diversi tipi di conoscenza riguardante i seguenti aspetti[14]

  • gli obiettivi di particolari compiti e i requisiti cognitivi necessari per raggiungerli, quindi la conoscenza dichiarativa
  • come eseguire le azioni specifiche richieste in particolari condizioni, nota come conoscenza procedurale 
  • sapere perché e quando attuare le azioni per raggiungere gli obiettivi, quindi la conoscenza condizionale. 

La conoscenza metacognitiva viene continuamente aggiornata e potenziata dalle informazioni provenienti dal monitoraggio cosciente della cognizione, dall’osservazione delle azioni proprie e altrui e dall’interazione e comunicazione con gli altri[15]

Gli studi condotti al fine di delineare le tappe evolutive delle abilità metacognitive hanno mostrato che l’emergere di queste abilità avviene tra i 3 e i 5 anni[16]. Inoltre, è stato suggerito che dopo i 5 anni i bambini diventino più efficienti nell’implementare le abilità di monitoraggio al fine di migliorare il loro controllo comportamentale e la selezione delle strategie del compito[17].

Lo studio di Ponzuelos e colleghi (2018)[18]

L’obiettivo dello studio di Ponzuelos ed il suo team era di esaminare l’effetto della combinazione tra il training dell’attenzione esecutiva basato sui processi e lo scaffolding guidato da un adulto per promuovere la metacognizione durante l’allenamento. Un ulteriore obiettivo era di confrontare questo intervento combinato con un intervento costituito solo dall’esercizio basato sui processi, così come con un gruppo di controllo attivo non allenato, in uno studio randomizzato controllato con bambini in età prescolare. 

107 bambini di 5 anni provenienti da diverse scuole materne della città di Granada, in Spagna, hanno partecipato allo studio. 

La valutazione delle abilità prima e dopo il trattamento è stata composta da un test di intelligenza standardizzato con sotto-scale fluide e cristalline (K-Bit[19]), esercizi per la sollecitazione del controllo inibitorio (Simon Says task[20]) e della memoria di lavoro  (Working Memory Span backwards del WISC[21]), così come la misurazione del controllo delle interferenze tramite il Flanker Task[22], durante il quale l’attivazione cerebrale è stata registrata con un EEG. 

Il programma di allenamento

Il programma di allenamento[23] consisteva in 14 esercizi computerizzati suddivisi in sei categorie: 

  • Tracking/Anticipazione;
  • Focalizzazione dell’attenzione/Discriminazione; 
  • Monitoraggio/risoluzione dei conflitti; 
  • Controllo inibitorio; 
  • Task Switching;
  • Attenzione sostenuta. 

La difficoltà veniva adattata secondo i miglioramenti delle prestazioni del bambino. 

Inoltre, sulla base dei principi dello scaffolding, è stato sviluppato un copione di scaffolding metacognitivo per stabilire un dialogo dinamico e riflessivo tra adulto e bambino durante lo svolgimento degli esercizi. 

Il copione era composto da domande volte ad assistere il ragionamento dei bambini e guidarli su come estrarre le caratteristiche rilevanti di un compito ed integrarle in rappresentazioni astratte, che potessero aiutarli a migliorare le prestazioni negli esercizi del programma. 

I bambini sono stati incoraggiati a esternare verbalmente i procedimenti di individuazione delle caratteristiche rilevanti dell’esercizio e le riflessioni sulle possibili strategie per svolgere l’esercizio o per migliorare le proprie prestazioni.

I partecipanti sono stati suddivisi in tre gruppi. 

I bambini nel gruppo MT hanno svolto un programma di allenamento adattivo e sono stati seguiti con lo scaffolding metacognitivo previsto dal copione sviluppato, oltre ad aver ricevuto feedback incoraggianti.

Il gruppo T ha svolto lo stesso programma di allenamento del gruppo MT, ma ha ricevuto solo istruzioni su come svolgere ogni compito e feedback incoraggianti e correttivi. 

Il gruppo AC ha svolto invece una versione non adattiva del programma di allenamento, composta solo dai primi tre livelli di ogni esercizio, senza ulteriori aumenti di difficoltà. Anche questo gruppo ha ricevuto istruzioni per ogni esercizio e feedback incoraggianti.

Ogni gruppo ha partecipato ad un totale di dieci sedute distribuite in un periodo di quattro settimane. 

Risultati

I bambini del gruppo MT hanno commesso meno errori e hanno necessitato di meno tentativi per completare il programma di allenamento in confronto al gruppo T. 

Sia per i bambini del gruppo MT che T è stato osservato un miglioramento significativo dell’intelligenza fluida.  Ciononostante, solo per i bambini del gruppo MT è stato mostrato un incremento significativo del punteggio globale della scala intellettiva K-BIT. 

Ciò indica che le prestazioni durante l’allenamento sono state migliorate dal dialogo interattivo adulto-bambino, inoltre sembrerebbe che lo scaffolding metacognitivo abbia favorito il processo di generalizzazione dell’allenamento ad altri domini. I risultati dello studio hanno mostrato miglioramenti più consistenti nel ragionamento fluido in seguito all’allenamento basato sui processi dell’attenzione esecutiva affiancato da scaffolding metacognitivo rispetto al solo allenamento basato sui processi. Sebbene entrambe le strategie abbiano generato benefici a livello del controllo inibitorio e dell’intelligenza fluida rispetto al gruppo di controllo attivo non allenato.

Inoltre, è stato riscontrato un cambiamento significativo in un indice cerebrale rappresentante la modulazione dei conflitti durante la EEG in seguito all’allenamento metacognitivo, ma non al solo allenamento basato sui processi.  A seguito del trattamento, nei bambini del gruppo MT si è osservata una modificazione dell’attività neurale (N2) correlata all’attivazione automatica di risposte fra loro in conflitto, avvicinandosi al tipo di attività cerebrale riscontrabile invece negli adulti: l’intervento ha quindi favorito l’evoluzione dell’attivazione cerebrale che normalmente è generata dal naturale sviluppo umano. 

Una spiegazione proposta dagli autori è che lo scaffolding metacognitivo abbia rafforzato la capacità di utilizzare rappresentazioni astratte, che a loro volta supportano l’efficienza dei meccanismi di controllo cognitivo. Ponzuelos ed il suo team ritengono che, la rafforzata capacità di utilizzare strategie metacognitive abbia potenziato gli effetti dell’allenamento basato sui processi e abbia generato un impatto maggiore sull’uso tattico e deliberato dei processi di controllo esecutivo, sia a livello comportamentale che di funzioni cerebrali.

I cambiamenti rilevati con l’EEG non sono stati però accompagnati da miglioramenti significativi delle prestazioni nel Flanker Task. Inoltre, non è stato mostrato alcun effetto sulla memoria di lavoro e sull’intelligenza cristallizzata. I risultati di questo studio sottolineano i benefici dati dall’integrazione tra esercizio basato sui processi e lo scaffolding come metodo per potenziare le conoscenze metacognitive e le capacità di ragionamento. Inoltre, questa strategia sembra migliorare i meccanismi cerebrali alla base dell’attenzione esecutiva, che a sua volta contribuisce al miglioramento delle capacità di ragionamento.

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