Neurostimolazione tramite realtà virtuale per l’incremento della concentrazione in soggetti sani. = Virtual reality neurostimulation to increase concentration in healthy subjects.

Il tema centrale di questo lavoro di tesi è la neurostimolazione, trattata nell’ottica di creare un sistema che consenta di aumentare o migliorare lo stato di concentrazione in soggetti sani. Obiettivo importante se si pensa alla realtà in cui viviamo, che richiede di focalizzare l’attenzione su più obiettivi e svolgere più compiti contemporaneamente. Che si tratti di studio o di lavoro, spesso mantenere viva la concentrazione, senza che sopraggiunga uno stato di affaticamento mentale, non è semplice. Dunque, in questo lavoro si è cercato di realizzare un sistema che possa fungere da supporto a soggetti che si trovano nella situazione appena descritta. Per far ciò si è deciso di sfruttare la neurostimolazione, in quanto tecnica non invasiva, generando un sistema closed-loop che prevede di stimolare l’utente con degli esercizi di realtà virtuale, volti ad allenare sia la concentrazione focalizzata che quella sostenuta, monitorando al contempo, tramite elettroencefalografia (EEG), le risposte corticali del soggetto e impiegandole per modulare i parametri della stimolazione. Il segnale EEG, prelevato ed elaborato in tempo reale, viene quindi utilizzato come segnale di feedback o segnale di controllo per la modifica di stimoli visivi e uditivi presentati nell’ambiente di realtà virtuale. La modulazione è gestita con uno dei tre parametri estratti dal segnale: rapporto β/θ, fractal dimension calcolata con metodo Higuchi e fractal dimension calcolata con metodo Katz. Il risultato è un sistema che si adatta all’utente. Lo scenario virtuale riproduce uno studio o, in generale, una stanza che ricordi ai soggetti un ambiente di lavoro familiare e confortevole, in cui vengono presentate immagini e suoni, che rendono il tutto più immersivo. Per allenare la concentrazione sono stati programmati, tramite la piattaforma di grafica Unity, degli esercizi matematici su due livelli, con difficoltà crescente; contemporaneamente, gli utenti sono stati stimolati attraverso suoni binaurali adattati in tempo reale ai propri livelli di concentrazione. Per aumentare l’efficacia della stimolazione, gli stimoli forniti dall’esterno sono stati affiancati da animazioni, il cui scopo è quello di fornire un feedback al soggetto sui livelli di attenzione raggiunti, così che egli abbia la possibilità di modulare arbitrariamente la propria attività cerebrale. Questo lavoro ha richiesto l’impiego di strumentazione specifica, quale l’Oculus Meta Quest2 e il sistema Enobio, rispettivamente utilizzati per somministrare gli stimoli di realtà virtuale e il prelievo del segnale EEG, ai quali si aggiungono i software NIC2, Unity e Matlab. Infine, è stato definito il protocollo di stimolazione, che prevede una prima fase di calibrazione, per l’identificazione dei parametri necessari durante l’esperimento, e due sessioni di training, al termine delle quali è stata valutata, tramite metodi statistici, l’efficacia del trattamento sul miglioramento della concentrazione.