Una piattaforma e-learning cognitiva basata su BCI per i disturbi specifici dell'apprendimento: uno studio preliminare

Dislessia, disgrafia, disortografia, discalculia, sono tutti tipi di disturbi specifici di apprendimento. Questi disturbi si manifestano in una situazione di intelligenza normale e in assenza di disordini neuromotori, sensibili o psicopatologici preesistenti. Si tratta di un fenomeno molto diffuso che colpisce soprattutto i soggetti nell’età di sviluppo a cui, spesso, questi disturbi vengono diagnosticati in co-occorrenza piuttosto che sotto una singola forma.

I disturbi dell’apprendimento provocano sicuramente problemi relativi allo studio delle materie scolastiche perché si riflettono sulle abilità di scrittura, lettura e di calcolo, ma comportano anche la perdita di attenzione e concentrazione.

Anche in questo caso, tuttavia, la tecnologia potrebbe venirci in aiuto perché sarebbe notevole il potenziale delle tecnologie avanzate basate sugli approcci e-learning nello sviluppare specifiche piattaforme per supportare gli studenti che soffrono di tali disturbi. Recentemente, sono stati adottati degli algoritmi basati sull’Intelligenza Artificiale (AI) che si sono rilevati molti utili nell’analisi delle relazioni tra tecnologia ed educazione.

In particolare, queste tecnologie hanno permesso di osservare il cervello “in azione” nell’esercizio delle sue funzioni essenziali come per esempio la memoria, il linguaggio e la percezione della risposta di un individuo a specifici stimoli. Ci sono diverse tecniche non invasive che permettono di verificare in tempo reale la risposta del cervello di un individuo sotto stimolo e tra queste, la più utilizzata è la EEG (elettroencelografia).

In un recente esperimento lo strumento più adeguato alla ricerca venne identificato nell’interfaccia neurale basata sulla tecnologia cognitiva EEG. Le cuffie BCI permettono di rilevare e raccogliere i ritmi cerebrali di un individuo, che verranno in seguito analizzati da intelligenza artificiale e da altri metodi di analisi dei segnali e suddivisi in gruppi che riflettono la gamma di frequenza alla quale appartengono (per esempio, le onde alfa sono associate alla meditazione, rilassamento, contemplazione, mentre le onde beta all’attenzione, al pensiero attivo e alla concentrazione).

Ma qual è l’obiettivo concreto di queste ricerche? Quello di valutare la risposta emotiva e cognitiva agli stimoli, per capire quali sono i meccanismi che fanno scattare questi processi o che li caratterizza in termini di ritmi celebrali.

Molti studi hanno dimostrato come l’interazione tra oggetti e soggetti stimola la costituzione di processi psichici superiori e di come la valutazione cognitiva sia soggettiva perché essa è anche influenzata da fattori sociali, dal contesto culturale in cui è immerso l’individuo. Questo processo può influenzare l’educazione ed essere applicato anche alle tecnologie emergenti.

Prendiamo ad esempio le tecniche di apprendimento tramite la fruizione del computer, particolarmente utili nello studio da parte degli individui con disturbi specifici dell’apprendimento. In questo contesto, la potenzialità fornita da nuovi strumenti cognitivi potrebbe avere un impatto forte sul rafforzamento dell’apprendimento dell’individuo. Quindi, l’osservazione del cervello in azione insieme con dei metodi di insegnamento consolidati e strumenti tecnologici potrebbe permettere di progettare ambienti di apprendimento efficaci per superare le difficoltà di apprendimento, specialmente se si considerano le tecniche di innesco.

L’innesco è un meccanismo cognitivo automatico secondo il quale l’esposizione a un certo tipo di stimolo può modificare la risposta a uno stimolo conseguente e si riferisce a una maggiore sensibilità a certi stimoli basata su informazioni precedentemente immagazzinate.

Effettivamente, per sviluppare un primo concetto di piattaforma e-learning basata sull’innesco, sono stati organizzati diversi workshops nelle scuole primarie e secondarie dal 2012 al 2016 in cui vennero coinvolti circa 500 studenti e più di 50 insegnanti ed educatori in 200 ore di stage e laboratori sulle “Didattiche Aumentative” per progettare nuovi strumenti di insegnamento e tecniche in grado di coinvolgere gli studenti nel definire un processo di autoapprendimento.

Quali erano gli obiettivi di questi workshop?

• Aiutare tutti gli studenti ad avere successo attraverso forme di apprendimento personalizzate;
• Far incontrare la domanda di nuova tecnologia, specialmente wi-fi e tablet, nelle classi di studenti;
• Aiutare gli studenti ad andare avanti, non solo usando le tecnologie digitali ma anche sfruttando le loro attitudini sociali come la collaborazione, la condivisione e la fiducia.

L’aspetto più interessante di questi workshop riguardava l’abbandono dei tradizionali criteri di valutazione basati sulle buone performance dove per “buone” si intendeva “basate su un unico standard”. Questo perché concentrarsi sulla valutazione delle competenze non fa altro che abbattere il desiderio di apprendere cose nuove, imparare ed evolversi, specialmente negli studenti con disturbi specifici dell’apprendimento.

Durante i workshop, dunque, il fatto di non aver utilizzato i criteri standard di valutazione ha innescato negli studenti un processo di autovalutazione e autoriparazione e gli studenti con problemi specifici di apprendimento sono stati in grado di personalizzare completamente l’esperienza di apprendimento e non mostrare nessuna differenza sostanziale nel raggiungimento di una conoscenza o competenza.

In seguito, è stato sviluppato un prototipo di piattaforma e-learning implementando gli stimoli di innesco accessibili da studenti che indossano un dispositivo a interfaccia neurale. Attualmente, la versione corrente di e-learn è composta da una home page da cui gli studenti possono accedere al modulo di registrazione e svolgere un test preliminare per valutare lo stile di apprendimento che preferiscono.

È presente anche un tasto di login da cui è possibile accedere al proprio profilo e constatare i progressi raggiunti. Questa piattaforma è stata utilizzata per presentare ai partecipanti tre compiti: i primi due volti a confermare gli effetti semantici di innesco usando una tecnologia non ancora utilizzata e il terzo progettato per valutare se l’innesco semantico possa attualmente essere considerato un metodo per migliorare alcune performance cognitive.

I risultati di questi studi sono molto incoraggianti. Da una prima analisi, è emerso che l’effetto a innesco ha un ruolo importante non solo nella velocizzazione ma anche nell’ottimizzazione delle risposte a uno specifico compito.

Insomma, sembra che l’obiettivo in futuro sia quello di puntare su nuove ricerche, introducendo meccanismi in grado di dare dei feedback e più stimoli a innesco come quelli basati sui colori e sui suoni.

L’approccio volto a promuovere la contaminazione tra le diverse discipline e l’uso congiunto delle tecnologie basate su EEG che permette di osservare la reazione celebrale degli studenti agli stimoli educativi e ai metodi all’interno delle piattaforme e-learning, rappresenta certamente un’innovazione non solo nel campo dell’educazione ma anche nella prospettiva futura di collocamento delle persone affette da questi disturbi, i quali potranno acquisire le abilità necessarie per aumentare la loro produttività in qualità di membri attivi della società.

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