La navegació activa i els entorns immersius poden potenciar la memòria i ajudar en teràpies de malalties neurodegeneratives

Com una màquina del temps, la memòria episòdica és una capacitat que ens permet viatjar mentalment al passat i reviure experiències personals amb tota nitidesa, com si es tornessin a viure. Des de recordar el lloc on es van deixar les claus del cotxe la nit abans fins a l'última trobada amb un familiar amb qui no es coincidia en anys. Aquesta capacitat que registra les experiències diàries es veu minvada prematurament en les persones que pateixen malalties neurodegeneratives com l'alzheimer.

Ara, un equip d'investigadors de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) ha estudiat la resposta de la memòria episòdica en un entorn concret i la seva relació amb la locomoció i el moviment corporal, així com les característiques ambientals d'un entorn dotat amb noves tecnologies immersives amb l'objectiu de dilucidar com es registren aquesta mena de records.

"L'estudi s'enfoca en el funcionament de la memòria episòdica, específicament la influència de l'entorn espacial sobre l'efectivitat i la manera en què la memòria organitza els records", apunta Álvaro Pastor, arquitecte, científic cognitiu, investigador de l'XR-Lab i del grup de recerca en Aprenentatge, Mitjans i Entreteniment (GAME) de la UOC i un dels autors principals d'aquest treball juntament amb Pierre Bourdin-Kreitz, professor i investigador dels Estudis d'Informàtica, Multimèdia i Telecomunicació i coordinador de l'XR-Lab de la UOC.

Així, aquesta recerca, publicada en obert a la revista Scientific Reports, del grup Nature, vol esclarir si la navegació activa, entesa com la locomoció d'una persona en un entorn concret, té influència sobre el funcionament de la memòria episòdica i indagar en la manera com les característiques físiques de l'entorn espacial poden arribar a modular l'organització de la memòria episòdica.

Durant el treball, els autors van emprar tecnologies immersives en un seguit de proves fetes al museu CaixaForum de Barcelona. I després d'analitzar les dades, els resultats suggereixen que aquesta classe de tecnologies tenen possibles aplicacions en el disseny de teràpies i tractaments no invasius en malalties neurodegeneratives.

Segons els investigadors, la relació entre espai i memòria episòdica continua sent un centre d'indagacions científiques en l'actualitat i des de fa dècades. De fet, una de les regles mnemotècniques més antigues i d'efectivitat més contrastada, l'anomenat mètode dels loci o palau de la memòria, es basa en la construcció d'un edifici mental i en l'associació d'informacions respecte a llocs específics dins d'aquest edifici mental.

Generació d'un mapa cognitiu

En el transcurs de la recerca, els 28 participants en aquest estudi van fer un recorregut a través de les dues plantes del museu, les quals estaven unides per una escala, bé de manera passiva fent servir realitat virtual, o bé de manera activa mitjançant realitat augmentada. En aquest recorregut, es van presentar una sèrie d'imatges en localitzacions específiques de les dues plantes del museu.

Un cop acabada l'experiència, els autors van examinar la retenció de la memòria de cada participant immediatament després de fer el recorregut i 48 hores més tard. "Els resultats indiquen que els participants que van caminar pel recorregut van obtenir significativament millors rendiments de la memòria en tots dos exàmens", ressalten els autors.

A més, en analitzar la localització de les imatges més memorables dins del recorregut, els autors van descobrir que el punt del recorregut en què els participants van canviar de planta, l'escala, va tenir un efecte positiu en el rendiment de la memòria dels participants. "Les informacions que es van aprendre a tocar de l'escala del museu van ser més memorables que les que es van trobar a mig camí o al final del recorregut, fins i tot si aquestes últimes eren a prop d'obres d'art acolorides", destaquen els autors.

Després d'analitzar les dades i les respostes, els autors detallen que les experiències d'aprenentatge actives tenen potencial per millorar el rendiment de la memòria episòdica en comparació amb la codificació passiva.

"Navegar activament per un entorn recull prou informació perquè els sistemes episòdics construeixin una mena de mapa cognitiu de l'experiència, que més tard permetrà recordar-la més eficaçment", destaca Pastor.

Encara més, els elements físics que intervenen en la navegació activa, sigui com a obstacles o com a facilitadors, sembla que s'integren amb més fortalesa en la memòria de l'experiència. De fet, les dades mostren que les informacions i experiències ofertes en elements físics del circuit museístic, com les escales, es recorden més que els estímuls d'altres espais. "Aquesta particularitat implica que el mapa cognitiu de l'experiència registra, especialment, els elements sortints per a la navegació espacial i construeix associacions entre aquests elements sortints i les informacions apreses a prop", argumenta l'investigador de la UOC.

Ús d'intel·ligència artificial

Un altre aspecte que han tingut en compte en el transcurs d'aquesta recerca ha estat la mena d'imatges desplegades en el recorregut del museu que havien de recordar els participants. Aquestes imatges eren retrats frontals de rostres humans sintètics, generats específicament per a aquest estudi utilitzant una intel·ligència artificial basada en xarxes neuronals.

"La generació sintètica de rostres ens va permetre administrar imatges que cap dels participants no havia vist abans, controlant que totes les imatges exhibissin característiques homogènies, inclosos el gest i la il·luminació", descriu Pastor, i assenyala que les tasques cognitives d'alta sensibilitat de la funció episòdica inclouen recordar el rostre d'una persona que es coneix per primera vegada, els detalls contextuals de la trobada i on i quan es va produir aquesta.

Aplicacions per a la millora de la memòria

Quant a les aplicacions d'aquest treball, gràcies a la recerca s'ha desenvolupat un mètode nou i sòlid emprant tecnologies immersives que faciliti avaluar la memòria episòdica en condicions naturals, similars a les que puguin esdevenir en el món real. I, d'aquesta manera, permet oferir referències fonamentades científicament per dissenyar teràpies que involucrin exploració activa a través d'entorns espacials enriquits.

"Pel que fa a les persones sanes, la posada en pràctica dels resultats d'aquest estudi en experiències d'aprenentatge actives utilitzant aplicacions immersives pot ajudar a maximitzar la recordabilitat de les informacions en localitzacions específiques en un recorregut", apunta Bourdin-Kreitz.

No obstant això, cal tenir en compte que els beneficis de l'aprenentatge actiu s'estenen més enllà del disseny educatiu. "Participar en experiències d'aprenentatge actiu que involucrin tot el cos, en lloc d'un aprenentatge passiu, podria ser una mesura preventiva per ajudar les persones sanes a mantenir operativa la funció de la memòria episòdica durant més temps", afegeix Pastor.

"Igual que en el cas del denominat mètode dels loci o palau de la memòria, és possible que des de l'antiguitat ja sapiguem que aprendre caminant augmenta la retenció de l'aprenentatge, o almenys això és el que diu la llegenda, que afirma que Aristòtil ensenyava filosofia als seus alumnes caminant pels carrers d'Atenes. Doncs ara, amb les tecnologies immersives, podem estudiar detalladament aquest fenomen", descriu Bourdin-Kreitz.

Per la seva part, en l'àmbit clínic, les tecnologies de realitat virtual i augmentada poden facilitar la construcció de programes de rehabilitació a la mida de cada pacient. "Les intervencions clíniques basades en aquesta classe de tecnologies tenen el potencial de contenir la progressió de la malaltia, d'una manera econòmica i fàcilment escalable, que, com que no és invasiva, pot facilitar l'adherència al tractament mentre preserva la seguretat del pacient", conclouen els autors, després d'assenyalar que actualment continuen treballant en el desenvolupament de noves recerques que permetran, per exemple, emetre olors de manera controlada i simultània a l'emissió d'imatges virtuals gràcies a un casc de realitat virtual.

Aquest treball ha disposat de finançament mitjançant les subvencions per a les inversions en tecnologies de la informació i les comunicacions (TIC) en projectes per a l'experimentació i la innovació adjudicades el 2021 per l'Institut de Cultura de Barcelona (ICUB).

Aquesta recerca de la UOC afavoreix els objectius de desenvolupament sostenible (ODS): 3, salut i benestar; 4, educació de qualitat, i 9, indústria, innovació i infraestructura.

Article de referència

Pastor, A., Bourdin-Kreitz, P. Comparing episodic memory outcomes from walking augmented reality and stationary virtual reality encoding experiences. Sci Rep 14, 7580 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-57668-w

UOC R&I

La recerca i innovació (R+I) de la UOC contribueix a solucionar els reptes a què s'enfronten les societats globals del segle XXI mitjançant l'estudi de la interacció de la tecnologia i les ciències humanes i socials, amb un focus específic en la societat xarxa, l'aprenentatge en línia i la salut digital.

Els més de 500 investigadors i investigadores i més de 50 grups de recerca s'articulen entorn dels set estudis de la UOC, un programa de recerca en aprenentatge en línia (e-learning research) i dos centres de recerca: l'Internet Interdisciplinary Institute (IN3) i l'eHealth Center (eHC).

A més, la Universitat impulsa la innovació en l'aprenentatge digital mitjançant l'eLearning Innovation Center (eLinC), i la transferència de coneixement i l'emprenedoria de la comunitat UOC amb la plataforma Hubbik.

Els objectius de l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides i el coneixement obert són eixos estratègics de la docència, la recerca i la innovació de la UOC. Més informació: research.uoc.edu.