Prevenire è meglio che curare: effetti degli errori sulle prestazioni della memoria durante l'apprendimento spaziale nell'invecchiamento sano
Mar 29, 2022
Contatto: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
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Sfondo
L'invecchiamento in buona salute è accompagnato da un calo della capacità di apprendimento e della capacità di memoria. Un metodo ampiamente studiato per migliorare i risultati dell'apprendimento consiste nel ridurre il verificarsi di errori durante l'apprendimento (apprendimento senza errori; EL). Tuttavia, ci sono anche prove che commettere errori durante l'apprendimento (apprendimento per tentativi ed errori; TEL) può favorire le prestazioni della memoria. Sosteniamo che questi risultati incoerenti potrebbero essere guidati da una mancanza di controllo sulla frequenza di errore nei paradigmi EL e TEL tradizionali.
Scopo
Questo studio ha utilizzato un'attività di apprendimento spaziale per studiare EL e TEL e per determinare l'impatto della frequenza degli errori sul richiamo della memoria negli anziani sani (OA; N=68) e nei giovani adulti (YA; N=60) .
Metodo
A quattro gruppi di partecipanti (YA-EL, YA-TEL, OA-EL, OA-TEL) è stato chiesto di posizionare e memorizzare in primo luogo la posizione degli oggetti quotidiani in una cassettiera presentata sullo schermo di un computer e la loro performance di richiamo della memoria è stata successivamente testato. Nella condizione TEL, il numero di errori commessi prima che fosse 'trovato' il cassetto corretto era predeterminato, variando da 0 a 5. Durante la condizione EL, ogni primo tentativo era corretto (cioè non sono stati commessi errori).
Risultati
Abbiamo riscontrato prestazioni complessive migliori in YA rispetto a OA e un effetto benefico di EL in entrambi i gruppi di età. Tuttavia, il numero di errori commessi durante l'apprendimento non ha influenzato l'accuratezza del richiamo della memoria. Conclusione I nostri risultati indicano che l'eliminazione degli errori durante l'apprendimento può favorire le prestazioni della memoria sia in YA che OA rispetto a TEL.
Parole chiave
Invecchiamento cognitivo · Memoria · Apprendimento spaziale · Neuropsicologia
Inge Scheper1,2 · Inti A. Brazil2,3 · Ellen RA de Bruijn4,5 · Larissa Mulder‑Hanekamp6,7 · Roy PC Kessels1,2,8
1 Department of Medical Psychology, Radboud University Medical Center, Posta interna 925, PO Box 9101, 6500 HB Nijmegen, Paesi Bassi
2 Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Radboud University, Nijmegen, Paesi Bassi
3 Divisione Diagnostica, ricerca e istruzione, Centro psichiatrico forense Pompestichting, Nijmegen, Paesi Bassi
4 Dipartimento di Psicologia Clinica, Università di Leiden, Leiden, Paesi Bassi
5 Leiden Institute for Brain and Cognition, Leiden, Paesi Bassi
6 Scuola di Psicologia, Radboud University, Nijmegen, Paesi Bassi
7 Stumass, Fondazione JADOS, Zwolle, Paesi Bassi
8 Istituto Vincent Van Gogh per la Psichiatria, Venray, Paesi Bassi
introduzione
L'invecchiamento sano è accompagnato da alterazioni cognitive, oltre a cambiamenti fisici e neurobiologici [1]. Ad esempio, i processi cognitivi come la velocità di elaborazione, la memoria di lavoro, la memoria episodica e le funzioni esecutive sono suscettibili al declino correlato all'invecchiamento, mentre altre capacità cognitive come la memoria semantica e la risoluzione dei problemi vengono preservate o addirittura migliorate nel corso della vita [1] –5]. Inoltre, dopo un'istruzione di alto livello nella prima infanzia, la complessità del lavoro di mezza età e l'impegno attivo in età avanzata nelle attività sociali, fisiche e mentali possono tutti avere un effetto protettivo sui disturbi cognitivi legati all'invecchiamento [6]. La partecipazione di successo alle attività della vita successiva e il funzionamento ottimale in una vita quotidiana in rapido cambiamento richiedono quindi un apprendimento ottimale e permanente.
Un approccio che può migliorare i risultati dell'apprendimento negli anziani sani (OA) è l'apprendimento senza errori (EL). Un elemento centrale dell'approccio EL è che il verificarsi di errori è prevenuto il più possibile (o addirittura completamente eliminato), risultando in genere in un apprendimento superiore rispetto all'apprendimento per tentativi ed errori (TEL) negli anziani cognitivamente non compromessi [7, 8] . Tuttavia, gli effetti benefici di TEL, in cui gli errori durante l'apprendimento non vengono eliminati, sono stati riportati anche in OA [9]. Al contrario, altri non hanno riscontrato differenze nelle prestazioni nell'OA tra EL e TEL [ma hanno mostrato un effetto superiore dopo EL nei giovani adulti sani (YA)] [10]. Sulla base di questi risultati contrastanti in YA e OA sani, è stato affermato che l'età potrebbe non essere il fattore determinante, ma che l'effetto negativo o benefico degli errori dipende dal tipo di informazioni da codificare e recuperare. Cyr e Anderson, per esempio, hanno suggerito che sia YA che OA sarebbero prive di errori nell'apprendimento concettuale, mentre EL è preferibile nell'apprendimento non concettuale [11, 12]. Beneficiare o essere ostacolati dagli errori commessi durante l'apprendimento può anche fare affidamento sulla capacità di distinguere con successo tra risposte corrette ed errate (ovvero, il monitoraggio degli errori, parte del controllo cognitivo). Diversi studi hanno scoperto che il monitoraggio degli errori diminuisce con l'aumentare dell'età, con conseguente rallentamento delle risposte e una maggiore proporzione di errori non rilevati rispetto a YA [13-15].
Ad oggi, si sa molto poco sull'impatto che il numero di errori commessi (cioè la frequenza degli errori) durante l'acquisizione ha su YA e OA sani. Il ruolo della frequenza degli errori è stato spesso trascurato in studi precedenti, poiché i paradigmi non utilizzavano la manipolazione sistematica né analizzavano i tassi di errore. Si noti che nei paradigmi EL più comunemente usati i partecipanti dovevano completare radici di parole o coppie di parole per le quali, nella condizione EL, le risposte corrette venivano immediatamente presentate dallo sperimentatore o, nella condizione TEL, le risposte corrette dovevano essere indovinate dai partecipanti in da due a quattro tentativi, ma alla fine anche quello è stato fornito dallo sperimentatore. Questa mancanza di manipolazione o controllo sistematico complica l'interpretazione di studi precedenti può essere una forza trainante dietro risultati incoerenti [13].
Nel presente studio, abbiamo confrontato le prestazioni di richiamo della memoria in YA e OA sani dopo EL e TEL utilizzando un compito di apprendimento spaziale, in cui il numero di errori (definiti come risposte errate) commessi durante la fase di acquisizione di TEL è stato accuratamente manipolato [16] . Cioè, i partecipanti hanno fornito 0, 2, 3, 4 o 5 risposte errate (ovvero errori) prima che la loro risposta fosse considerata corretta. Inoltre, poiché ricordare le coppie di parole o completare le radici delle parole ha poca somiglianza con le esigenze della vita quotidiana, abbiamo adottato un approccio più ecologicamente valido, ovvero impiegando un compito di apprendimento visuospaziale in cui i partecipanti dovevano cercare oggetti in luoghi diversi e ricordarli per uso successivo, processi che sono anche molto importanti per il funzionamento quotidiano (per esempio consentendoci di ricordare dove abbiamo conservato il portafoglio, le chiavi o gli occhiali) [17]. Abbiamo ipotizzato che YA si sarebbe comportato meglio dopo EL rispetto a TEL, ma che la frequenza di errore non avrebbe influenzato le prestazioni di richiamo in questo gruppo, replicando così i risultati precedenti in YA [16]. Inoltre, Kessel et al. [10] e Ariel e Mof fat [18] hanno dimostrato che l'OA ha prestazioni peggiori di YA nell'apprendimento spaziale esplicito e nelle attività di memoria, ad esempio, attività in cui i partecipanti dovevano acquisire, archiviare e recuperare le posizioni di oggetti quotidiani in uno dei cinque stanze (soggiorno, camera da letto, studio, bagno e cucina), ma quell'apprendimento spaziale, metacognizione e navigazione impliciti sono stati in gran parte preservati in età avanzata. Sulla base di questi risultati e del finanziamento che il monitoraggio degli errori è suscettibile al declino correlato all'invecchiamento [14, 15], aggiungendo così agli effetti del declino episodico della memoria correlato all'invecchiamento [1–4], abbiamo ipotizzato che una maggiore quantità di errori sarebbe interferire maggiormente con l'apprendimento in OA che in YA, il che dovrebbe essere riflesso da una ridotta precisione di richiamo nell'OA in particolare.
Metodi
Partecipanti
Abbiamo utilizzato un disegno tra soggetti e reclutato quattro gruppi di adulti sani: 30 OA (con una fascia di età da 54 a 75) sono stati assegnati a un gruppo che ha eseguito un compito TEL; 30 OA a un gruppo EL; 38 YA (con un'età compresa tra 17 e 38 anni) sono stati inclusi in un gruppo TEL e 30 YA in un gruppo EL.1 Il reclutamento è avvenuto presso la Radboud University, l'HAN University of Applied Science e un club escursionistico per anziani nell'area di Epe dei Paesi Bassi. L'intelligenza è stata stimata con il Raven's Advanced Progressive Matrices-Short Form [19] o il National Adult Reading Test [20]. Il livello di intelligenza è stato definito basso (QI<85), average="" (iq="85–115)," and="" high="" (iq="">115). L'OA è stato sottoposto a screening cognitivo utilizzando il Mini-Mental State Examination [21] e coloro che hanno ottenuto un punteggio inferiore a 24 sono stati esclusi dalla partecipazione (vedere la Tabella 1 per una panoramica delle caratteristiche demografiche dei partecipanti) [22]. Il comitato di revisione etica locale della Facoltà di Scienze Sociali della Radboud University ha approvato lo studio e il consenso informato scritto è stato fornito da tutti i partecipanti. La partecipazione è stata volontaria e non è stato fornito alcun rimborso finanziario allo YA; i partecipanti anziani hanno ricevuto un buono regalo di € 10 per la loro partecipazione.
Materiali
Abbiamo utilizzato un compito di memoria e apprendimento computerizzato della posizione degli oggetti sviluppato di recente (cioè il compito Drawer), che può essere utilizzato per studiare sia EL che TEL [16]. L'attività consisteva in un round di acquisizione che è stato immediatamente seguito da un round di richiamo gratuito. Una cassettiera 5×5 è stata mostrata sullo schermo di un computer in entrambe le condizioni di apprendimento, in cui è stato necessario trovare o archiviare immagini di oggetti comuni e facili da nominare (a seconda delle condizioni del compito). Non c'era limite di tempo.
Fig. 1 Schema schematico dell'attività del cassetto. Durante la fase di apprendimento nella condizione TEL (a), il partecipante deve trovare un oggetto 'nascosto' (mostrato in fondo allo schermo) in uno dei 25 cassetti. Quando il partecipante ha scelto un cassetto errato appare un quadrato rosso, dopodiché il partecipante deve selezionare un altro cassetto fino a quando non è stato trovato il cassetto corretto. Un quadrato blu appare quando viene trovato il cassetto corretto seguito da un lucchetto, a indicare che nessun altro oggetto è nascosto in quel cassetto. Il partecipante deve memorizzare la posizione dell'oggetto. Successivamente, l'oggetto successivo viene mostrato nella parte inferiore dello schermo e il partecipante deve trovare il cassetto corretto. Nella condizione EL (b), il partecipante deve posizionare un oggetto (mostrato nella parte inferiore dello schermo) in uno dei 25 cassetti. Viene visualizzato un quadrato blu seguito da un lucchetto, a indicare che il cassetto scelto è corretto e che nessun altro oggetto può essere posizionato in quel cassetto. La posizione del cassetto selezionato deve essere memorizzata per un successivo richiamo e il cassetto successivo viene presentato nella parte inferiore dello schermo. Nella fase di apprendimento (c), gli oggetti presentati in precedenza vengono mostrati nella parte inferiore dello schermo in ordine casuale e il partecipante deve indicare il cassetto in cui era stato precedentemente riposto l'oggetto (posizionando l'oggetto in quel cassetto). Non è stato fornito alcun feedback sull'accuratezza della loro scelta. Il punteggio della distanza (cioè la distanza assoluta tra la posizione target e la posizione richiamata) è indicato dalla freccia tratteggiata.
Durante la fase di acquisizione TEL, ai partecipanti è stato chiesto di trovare 20 oggetti diversi, visualizzati nella parte inferiore dello schermo, in uno dei 25 cassetti facendo clic su un cassetto a loro scelta. Un quadrato blu è apparso attorno al cassetto selezionato quando era la scelta corretta, dopodiché è apparso un lucchetto sul cassetto, indicando che questo cassetto non era disponibile per riporre gli oggetti rimanenti. Intorno al cassetto selezionato è apparso un quadrato rosso nel caso in cui non fosse la posizione corretta ei partecipanti hanno dovuto continuare la ricerca del cassetto corretto (vedi Fig. 1a). Ai partecipanti è stato chiesto di memorizzare la posizione corretta di ciascun oggetto per un successivo richiamo. All'insaputa del partecipante, il numero di errori commessi (0, 2, 3, 4 o 5) prima dell'identificazione del cassetto corretto durante la fase di acquisizione era predeterminato.
A volte la prima assegnazione di un oggetto in un cassetto era corretta (cioè un oggetto privo di errori), mentre per altri oggetti è stato necessario commettere 2, 3, 4 o 5 errori prima di trovare il cassetto corretto (cioè, tentativi e elementi di errore). C'erano quattro prove per manipolazione della frequenza di errore e l'ordine degli stimoli con una particolare frequenza di errore era casuale per impedire ai partecipanti di anticipare il numero di tentativi errati.
Durante la condizione EL, 20 oggetti sono stati successivamente presentati nella parte inferiore dello schermo e i partecipanti hanno dovuto posizionare casualmente ogni oggetto in un cassetto disponibile e memorizzarne la posizione per un successivo richiamo. In questa condizione, il cassetto 'corretto' è stato definito come il primo cassetto scelto dal partecipante per ogni oggetto, in modo che non siano stati commessi errori durante l'acquisizione (vedi Fig. 1b). Ancora una volta, ai partecipanti è stato chiesto di memorizzare la posizione di ciascun oggetto per un successivo richiamo.
Nella fase di richiamo (vedi Fig. 1c), che era identica per entrambe le condizioni del compito, ai partecipanti è stata mostrata la stessa cassettiera (con le serrature rimosse) e gli oggetti sono stati presentati in serie sotto la cassettiera. Ai partecipanti è stato chiesto di riporre ogni oggetto nell'apposito cassetto che è stato 'scoperto' in fase di acquisizione senza limiti di tempo. Hanno fatto un solo tentativo di posizionare un oggetto nel cassetto corretto e non è stato fornito alcun feedback sull'accuratezza della loro scelta. Gli oggetti sono stati presentati in ordine randomizzato tra i partecipanti.
La performance dei partecipanti al Drawer Task è stata misurata dal numero di posizioni richiamate in modo errato nel test di richiamo gratuito tra i partecipanti (con un massimo di 20 errori; denominato "punteggio di errore"). Una seconda misura era la distanza assoluta tra la posizione target e la posizione richiamata mediata su tutti i 20 elementi (con un massimo di 5,66 in unità arbitrarie, denominato "punteggio distanza", per maggiori dettagli vedere [16]).
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Analisi dei dati
In primo luogo, per esaminare se YA e OA hanno beneficiato di EL rispetto a TEL, sono state eseguite due analisi del modello lineare generale (GLM) con un gruppo (YA vs. OA) e una condizione di apprendimento (EL vs. TEL) come fattori tra i soggetti e , rispettivamente, il punteggio di errore e il punteggio di distanza come variabili dipendenti.
Solo per la condizione TEL, è stato condotto un GLM di misure ripetute con un gruppo (YA vs. OA) come fattore tra soggetti, frequenza di errore (prestazioni su 0, 2, 3, 4 e {{5 }}prove di errore) come fattore interno al soggetto, e il punteggio di errore e il punteggio di distanza come variabili dipendenti per esaminare gli effetti della frequenza dell'errore durante la fase di acquisizione sul richiamo successivo.
Risultati
Entrambi i gruppi hanno ottenuto risultati significativamente migliori dopo EL (YA: M {{0}}}.97, SD =4.51; OA: M =13.0, SD =4. 48) che dopo TEL (YA: M =7.74, SD =4.04; OA: M =17.5, SD =2.11) e YA nel complesso errori significativamente inferiori rispetto a OA (condizione di apprendimento: F(1, 124)=27.7, p<0.001, ηp2="0.183;" group:="" f(1,="" 124)="163,"><0.001, ηp2="0.568)." however,="" there="" was="" no="" interaction="" efect="" when="" examining="" the="" number="" of="" errors="" made="" (f(1,="" 124)="1.66," p="0.200," ηp2="0.013," see="" also="" fig.="">
Anche la seconda analisi GLM ha mostrato un vantaggio EL in entrambi i gruppi (YA: M=0.486, SD=0.602; OA: M=1.18, SD=0 .551) rispetto a TEL (YA: M=0.740, SD=0.414; OA: M=2.12, SD=0.437) e YA cassetti selezionati nel complesso che erano più vicini in termini di distanza assoluta al cassetto corretto rispetto a OA (condizione di apprendimento: F(1, 124)=44.3, p<0.001, ηp2="0.263;" group:="" f(1,="" 125)="135,"><0.001, ηp2="0.522)." moreover,="" we="" found="" a="" significant="" interaction="" effect="" (f(1,="" 125)="14.4,"><0.001, ηp2="0.104),2" indicating="" that="" the="" performance="" of="" oa="" suffered="" slightly="" more="" from="" errors="" made="" during="" tel-based="" acquisition="" relative="" to="" el="" (mtel-el="0.940)" compared="" to="" ya="" (mtel-el="0.254;" see="" also="" fig.="">
I risultati del test GLM a misure ripetute se la frequenza degli errori durante la fase di acquisizione della condizione TEL ha influito sul successivo richiamo di entrambi i gruppi non erano significativi per il numero di errori (Frequenza degli errori: F(3.84, 253)=1 .49, p=0.208, ηp2=0.022; Frequenza errore× Gruppo: F(3.84, 253)=0.190, p=0.938, ηp 2=0.003) né la distanza assoluta (Frequenza errore: F(3.88, 256)=1.00, p=0.405, ηp2=0 .015; Frequenza errore×Gruppo: F(3.88, 256)=0.642, p=0.628, ηp2=0.010, vedere anche Fig. 2c).4
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Discussione
Lo scopo del presente studio era di esaminare l'impatto della frequenza degli errori sull'esito della memoria in YA e OA. I nostri risultati hanno indicato che, in generale, YA aveva prestazioni di memoria complessive migliori rispetto a OA. Inoltre, in entrambi i gruppi di età è stato riscontrato costantemente un vantaggio EL rispetto a TEL. Inoltre, gli errori commessi durante la fase di acquisizione della condizione TEL hanno interferito leggermente di più con il successivo richiamo di OA rispetto a YA, ovvero YA ha selezionato cassetti che erano a distanza assoluta più vicini al cassetto corretto rispetto a OA. Tuttavia, il numero di errori commessi durante l'apprendimento non era correlato al successivo richiamo della memoria.
L'effetto benefico di EL e la scoperta che il verificarsi di errori durante l'apprendimento interferisce più con le prestazioni della memoria di OA rispetto a YA sono in linea con i risultati di Lubinsky, Rich e Anderson [8] e Guild e Ander son [7]. Lubinsky, Rich e Anderson [8] hanno riportato un vantaggio EL in un compito in cui venivano presentate le radici delle parole e OA veniva istruito a generare una risposta o non doveva generare una risposta poiché la risposta era fornita dallo sperimentatore. Nel loro studio, non è stato possibile commettere errori nella fase di apprendimento di EL, poiché i partecipanti hanno immediatamente generato la risposta corretta o la risposta corretta è stata data dallo sperimentatore, mentre nella loro condizione TEL i partecipanti hanno fatto tre ipotesi o lo sperimentatore ha fornito tre risposte errate prima è stata data la risposta corretta che i partecipanti dovevano ricordare. Guild e Anderson [7] hanno utilizzato un compito e una procedura simili, ma nel loro studio OA ha dovuto imparare un elenco di parole semanticamente correlate o non correlate. Hanno mostrato che, in OA, il ricordo libero era migliore dopo EL per elenchi di parole sia semanticamente correlati che non correlati e per risposte sia auto-generate che fornite dallo sperimentatore rispetto a TEL. Le manipolazioni in questi studi precedenti sono simili a quelle del nostro paradigma (cioè, errori autogenerati o risposte immediatamente corrette), sebbene il nostro paradigma rimuova il coinvolgimento dello sperimentatore durante l'esecuzione del compito, sia di natura visuospaziale e possa avere una migliore validità (poiché il finanziamento e il ricordo dell'ubicazione degli oggetti è rilevante nella vita quotidiana).
Per quanto riguarda i processi neurocognitivi alla base del beneficio EL, gli studi hanno riscontrato deficit legati all'invecchiamento nella soppressione di informazioni irrilevanti insieme a informazioni rilevanti. Di conseguenza, è più probabile che le informazioni irrilevanti vengano codificate da OA rispetto a YA, con conseguente peggioramento delle prestazioni di richiamo [23-26]. Errori commessi durante l'acquisizione di TEL, ovvero informazioni irrilevanti possono aver distratto e ridotto le risorse di elaborazione per l'elemento successivo (rilevante o irrilevante) in OA in misura maggiore rispetto a YA, e successivamente condannato con la risposta corretta durante il recupero delle informazioni risultanti con prestazioni di richiamo complessive peggiori e, quando si commette un errore, punteggi di distanza maggiori rispetto a YA. Tuttavia, contrariamente alla nostra ipotesi che il numero di errori commessi interferisse sempre più con il risultato dell'apprendimento (soprattutto nell'OA), abbiamo scoperto che l'apprendimento era influenzato dalla frequenza degli errori in nessuno dei due gruppi di età. Una spiegazione potrebbe essere che quando la probabilità che si verifichino errori è relativamente alta, il valore di ogni singolo errore viene ridotto, poiché è previsto il verificarsi di questi errori [27, 28]. Inoltre, Ferdinand [29] ha dimostrato che l'OA imparava peggio quando il valore del feedback negativo veniva ridotto e faceva più affidamento sul feedback positivo che negativo, rispetto a YA. In linea con questi risultati, i nostri risultati indicano che OA adotta una strategia diversa da YA basandosi maggiormente su feedback positivi e gratificanti a seguito di risposte corrette indipendentemente dalla frequenza dell'errore, mentre le prestazioni di YA potrebbero essere prevalentemente influenzate dal valore del primo errore [29]. Il presente studio estende i risultati precedenti ottenuti utilizzando il compito Drawer nell'OA cognitivamente non alterata, mostrando che lo stesso schema di risultati (cioè un effetto benefico di EL rispetto a TEL, ma nessun effetto della frequenza di errore sull'esito della memoria) può essere osservato anche in YA [16].
In sintesi, abbiamo scoperto che l'eliminazione degli errori durante l'apprendimento ha giovato al successivo richiamo delle posizioni degli oggetti rispetto a TEL sia in YA che in OA. Il numero di errori commessi, tuttavia, non ha influito sulle prestazioni in YA e OA cognitivamente non compromessi. È possibile che l'impatto della frequenza degli errori sui risultati dell'apprendimento abbia un'influenza più profonda sulle prestazioni della memoria nei pazienti con deficit cognitivi, come suggerito da Baddeley e Wilson [30]. La ricerca futura dovrebbe esplorare questa ipotesi in pazienti con memoria episodica compromessa e/o deficit nel sistema di monitoraggio degli errori, come gli individui più anziani con disturbi cognitivi soggettivi a rischio di un ulteriore declino per aiutarli a ottimizzare la loro memoria [31], o i pazienti con lieve deterioramento cognitivo o demenza, in cui i meccanismi alla base di EL sono stati scarsamente studiati [32, 33]. Il nostro compito sperimentale, in cui gli errori sono sistematicamente controllati, può aiutare a comprendere meglio i meccanismi cognitivi alla base della capacità di apprendimento negli individui con disabilità cognitiva con possibili conseguenze per la riabilitazione cognitiva.
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