The Efficacy of a Gamified Virtual Reality Environment combined with tDCS in Treadmill-Based Gait Rehabilitation for Parkinson’s Disease

• Autores: Pere Bosch-Barceló
• Directores de la Tesis: Helena Fernández Lago (dir. tes.), Anni Pakarinen (dir. tes.), Katja Joronen (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Lleida ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 234
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen
  • español

    Objetivos: El objetivo general de esta tesis ha sido determinar la eficacia de combinar un entorno de realidad virtual gamificado (GVRE) con estimulación transcraneal por corriente directa (tDCS) en la rehabilitación de la marcha mediante cinta de correr en personas con enfermedad de Parkinson (EP). Para alcanzar este objetivo, se establecieron varios objetivos específicos: (1) sintetizar la evidencia existente sobre el uso de la gamificación en dispositivos tecnológicos para la rehabilitación motora en la EP (artículo I), (2) diseñar, desarrollar y evaluar la viabilidad de una intervención de rehabilitación de la marcha mediante GVRE adaptada a personas con EP (artículo II), (3) diseñar un protocolo de estudio para un ensayo clínico aleatorizado (ECA) que evaluara la intervención combinada de GVRE y tDCS en la rehabilitación de la marcha para la EP (artículo III) y (4) analizar los resultados preliminares del ECA en relación con variables de la marcha, evaluaciones clínicas y experiencia de usuario (artículo IV).Metodología: Para abordar los objetivos específicos 1 y 2, se llevaron a cabo una revisión exploratoria y un estudio de viabilidad mediante co-creación. La revisión exploratoria identificó el alcance y las características del uso de tecnología gamificada en la rehabilitación de la EP. El estudio de viabilidad se desarrolló con metodologías de diseño participativo con personas con EP y fisioterapeutas. Para los objetivos 3 y 4, se diseñó y ejecutó un ECA con enfoque mixto. El ensayo incluyó a personas con EP aleatorizadas en tres grupos de entrenamiento de la marcha: (1) cinta de correr + GVRE + tDCS; (2) cinta de correr + GVRE; (3) solo cinta de correr. Los resultados cuantitativos incluyeron parámetros de marcha, pruebas de función ejecutiva y medidas clínicas; los datos cualitativos recogieron la experiencia y satisfacción de los participantes.Resultados: La gamificación demostró favorecer la motivación, la implicación y la adherencia en tecnologías de rehabilitación para la EP. La intervención diseñada resultó viable y bien aceptada, destacando por su simplicidad, personalización y seguridad. Los resultados preliminares del ECA sugieren que la combinación de cinta de correr, GVRE y tDCS no mejora de forma significativa los parámetros de la marcha respecto a los grupos control. Sin embargo, los participantes de los grupos Cinta+GVRE y Cinta+GVRE+tDCS informaron de mejoras subjetivas en la regulación de la zancada, la confianza en la marcha y la conciencia cognitiva. Se observaron algunas ganancias cognitivas, como la mejora del control inhibitorio en el seguimiento, lo que sugiere posibles efectos retardados de la neuromodulación. La aceptación y la implicación con la GVRE fue alta entre los participantes, aunque el disfrute fue variable.Conclusiones: La integración de GVRE y tDCS en la rehabilitación de la marcha para la EP se muestra como una herramienta prometedora para mejorar la implicación, aunque los efectos sobre los resultados motores objetivos siguen siendo inciertos. Estudios futuros deberían completar el ECA con una muestra más amplia y diversa, y personalizar aún más los contenidos gamificados según las características y experiencias de las personas con EP. Las intervenciones deben buscar un equilibrio entre carga cognitiva, desafío físico y apoyo motivacional para adaptarse a las necesidades específicas de esta población.

  • English

    Objectives: The general objective of this dissertation was to determine the efficacy of combining a gamified virtual reality environment (GVRE) with transcranial direct current stimulation (tDCS) in treadmill-based gait rehabilitation for individuals with Parkinson’s disease (PD). To achieve this goal, we set several specific objectives: (1) to synthesize existing evidence on the use of gamification in technological devices for motor rehabilitation in PD (article I), (2) to design, develop, and evaluate the feasibility of a GVRE gait rehabilitation intervention tailored to people with PD (article II), (3) to design a study protocol for a randomized controlled trial (RCT) evaluating the combined intervention of GVRE and tDCS in gait rehabilitation for PD (article III), and (4) to assess preliminary outcomes from the RCT regarding gait variables, clinical assessment and user experience (article IV). Methodology: To address specific objectives 1 and 2, a scoping review and a co-creation feasibility study were conducted. The scoping review identified the extent and characteristics of gamified technology use in PD rehabilitation. The feasibility study was carried out using participatory design methodologies with people with PD and healthcare professionals. To address objectives 3 and 4, a mixed-methods RCT was developed and conducted. The trial enrolled individuals with PD to randomly receive gait rehabilitation training in one of three groups: (1) treadmill + GVRE + tDCS; (2) treadmill + GVRE; (3) treadmill. Quantitative outcomes included gait parameters, executive function assessment and clinical measures; qualitative data captured participant experience and satisfaction. Results: Gamification was found to enhance motivation, engagement, and adherence in PD rehabilitation technologies. The designed intervention was feasible and well-received, emphasizing simplicity, personalization, and safety. Preliminary findings from the RCT suggest that the combined use of treadmill, GVRE and tDCS is not significantly better at improving gait parameters than its control counterparts. However, participants in the Treadmill+GVRE and Treadmill+GVRE+tDCS groups reported subjective improvements in stride regulation, walking confidence, and cognitive awareness. Select cognitive gains, including improved inhibitory control, emerged at follow-up, suggesting possible delayed effects of neuromodulation. Participants reported high acceptability and engagement to the GVRE intervention. Conclusions: The integration of GVRE and tDCS into gait rehabilitation for PD proved an effective tool to enhance engagement, but potential improvements regarding gait-related outcomes are unclear. Future research should aim to conduct further research with larger, more diverse sample sizes and further personalize gamified content based on aimed experience and characteristics of individuals with PD. Interventions should aim to balance cognitive load, physical challenge, and motivational support to meet the unique needs of people with PD.

  • català

    Objectius: L’objectiu general d’aquesta tesi ha estat determinar l’eficàcia de combinar un entorn de realitat virtual gamificat (GVRE) amb estimulació transcranial per corrent directa (tDCS) en la rehabilitació de la marxa mitjançant cinta de córrer en persones amb malaltia de Parkinson (PD). Per assolir aquest objectiu, es van establir diversos objectius específics: (1) sintetitzar l’evidència existent sobre l’ús de la gamificació en dispositius tecnològics per a la rehabilitació motora en la PD (article I), (2) dissenyar, desenvolupar i avaluar la viabilitat d’una intervenció de rehabilitació de la marxa mitjançant GVRE adaptada a persones amb PD (article II), (3) dissenyar un protocol d’estudi per a un assaig clínic aleatoritzat (RCT) que avalués la intervenció combinada de GVRE i tDCS en la rehabilitació de la marxa per a la PD (article III), i (4) analitzar els resultats preliminars del RCT pel que fa a variables de la marxa, avaluacions clíniques i experiència d’usuari (article IV). Metodologia: Per abordar els objectius específics 1 i 2, es van dur a terme una revisió exploratòria i un estudi de viabilitat mitjançant co-creació. La revisió exploratòria va identificar l’abast i les característiques de l’ús de la tecnologia gamificada en la rehabilitació de la MP. L’estudi de viabilitat es va desenvolupar amb metodologies de disseny participatiu amb persones amb PD i fisioterapeutes. Per als objectius 3 i 4, es va dissenyar i executar un RCT amb enfocament mixt. L’assaig va incloure persones amb PD aleatoritzades en tres grups d’entrenament de la marxa: (1) cinta de córrer + GVRE + tDCS; (2) cinta de córrer + GVRE; (3) només cinta de córrer. Els resultats quantitatius incloïen paràmetres de marxa, proves de funció executiva i mesures clíniques; les dades qualitatives recollien l’experiència i satisfacció dels participants. Resultats: La gamificació va demostrar afavorir la motivació, implicació i adherència en tecnologies de rehabilitació per a la MP. La intervenció dissenyada va resultar viable i ben acollida, destacant-se per la seva simplicitat, personalització i seguretat. Els resultats preliminars del RCT suggereixen que la combinació de cinta de córrer, GVRE i tDCS no millora significativament els paràmetres de marxa respecte als grups control. Tanmateix, els participants dels grups Cinta+GVRE i Cinta+GVRE+tDCS van reportar millores subjectives en la regulació de la foulada, confiança en la marxa i consciència cognitiva. Es van observar alguns guanys cognitius, com la millora del control inhibitori en el seguiment, suggerint possibles efectes retardats de la neuromodulació. L’acceptació i implicació amb la GVRE va ser alta entre els participants, tot i que el gaudi va ser variable. Conclusions: La integració del GVRE i la tDCS en la rehabilitació de la marxa per a la PD es mostra com una eina prometedora per millorar la implicació, tot i que els efectes sobre els resultats motors objectius romanen incerts. Futurs estudis haurien de completar l’RCT amb una mostra més àmplia i diversa, i personalitzar encara més els continguts gamificats segons les característiques i experiències de les persones amb MP. Les intervencions han de buscar un equilibri entre càrrega cognitiva, desafiament físic i suport motivacional per adaptar-se a les necessitats específiques d’aquesta població.