Role of Cognitive functioning and modern approaches to its assessment in people suffering from Severe Mental Illness

Background: Cognitive dysfunction is a core feature of Severe Mental Illnesses (SMI), such as Schizophrenia, Bipolar Disorder (BD) and Borderline Personality Disorder (BPD). Cognitive dysfunctions strongly affect functional outcomes and quality of life. The effective assessment of cognitive deficits may require a range of tools, from simple clinical screening tests to more precise computational models. This thesis aimed to examine the cognitive impairment in SMI, to identify key cognitive domains and develop advanced, comprehensive assessment methods. Methods: The research involved a series of studies. Study 1 provided the validation of a cognitive screening instrument, specifically developed for subjects with schizophrenia, in a sample of individuals with BPD. Study 2 evaluated cognitive impairments in SMI in various clinical settings and used network analyses to investigate the relationship between cognitive performance and psychopathology. Study 3 examined the linguistic features of individuals with schizophrenia compared to those with a medical illness and their relationships to levels of demoralization. Study 4 aimed at developing a novel cognitive assessment tool for online use that could evaluate cognitive features with a higher level of specificity in order to apply computational models. Results: The findings of the studies included in this thesis revealed that individuals with Schizophrenia Spectrum Disorders (SSD), BD and BPD exhibited significant cognitive impairments, particularly severe in the domains of executive functions and memory. Network analysis demonstrated specific associations between cognitive performance and psychopathological dimensions, pointing to potential targets for intervention. Study 3 displayed significant differences in linguistic features, particularly syntactic or semantic indices of poverty of speech and coherence, between individuals with schizophrenia and those suffering a medical condition. Furthermore, better discourse coherence and verb arity (i.e. discourse complexity) predicted greater improvements of demoralization in both groups after a brief psychotherapy treatment. Study 4 saw the implementation of the assessment tool and the feasible application of the Sequential Learning computational model to the computerized version of the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) in healthy subjects. The results displayed good model fit, making it suitable to apply to computerized version of the WCST. Taken together, these assessment and analysis approaches provide a multifaceted appraisal of individual cognitive abilities, offering insights into the mechanisms underlying executive functioning. Conclusions: Integrating simpler, streamlined screening tools with more advanced methods for cognitive assessment may be paramount to improve the clinical management of SMIs. Computational models, particularly those applied to the WCST, offer a fast, precise and detailed understanding of executive deficits. Novel tools can support the development of personalized interventions for cognitive rehabilitation and overall improvement of patient outcomes in the real world.

Background: La presenza di deficit cognitivi è una caratteristica fondamentale delle cosiddette Severe Mental Illnesses (SMI), come schizofrenia, disturbo bipolare (Bipolar Disorder, BD) e disturbo borderline di Personalità (Borderline Personality Disorder, BPD). Deficit nelle performance cognitive influenzano fortemente gli outcome del disturbo in termini di funzionamento psicosociale complessivo e qualità della vita. Una valutazione efficace dei deficit cognitivi può essere effettuata con una vasta gamma di strumenti, dai semplici test di screening clinico a modelli computazionali. Questa tesi ha l’obiettivo di esaminare l'impatto del deterioramento cognitivo nelle SMI, identificare i principali domini cognitivi alterati e la loro relazione con aspetti psicopatologici, e sviluppare metodi di valutazione cognitiva avanzati. Metodi: La ricerca è strutturata in una serie di studi. Lo Studio 1 si è focalizzato sulla validazione di uno strumento di screening specifico per disturbi psichiatrici, ossia lo Screen for Cognitive Impairment in Psychiatry (SCIP), utilizzato in un campione di soggetti affetti da BPD. Lo Studio 2 si è concentrato sulla valutazione dei deficit cognitivi nelle SMI in diversi contesti clinici, ed ha indagato la relazione tra prestazioni cognitive e psicopatologia tramite l’uso di Network Analysis. Lo Studio 3 ha esaminato le caratteristiche linguistiche distintive degli individui con schizofrenia rispetto a quelli con una malattia medica, e la loro associazione con aspetti di demoralizzazione. Lo Studio 4 mirava a sviluppare uno strumento di valutazione cognitiva innovativo per l'uso online che potesse valutare le caratteristiche cognitive con un livello di specificità superiore, al fine di applicare modelli computazionali ai risultati dei task. Risultati: I risultati degli studi inclusi in questa tesi hanno rivelato che gli individui con Disturbi dello Spettro Schizofrenico (SSD), BD e BPD (Studio 2) presentano significativi deficit cognitivi, particolarmente severi nei domini delle funzioni esecutive e della memoria. Le Network Analysis hanno dimostrato associazioni specifiche tra prestazioni cognitive e dimensioni psicopatologiche, indicando potenziali obiettivi per interventi terapeutici. Lo Studio 3 ha mostrato differenze significative nelle caratteristiche linguistiche, in particolare indici sintattici o semantici di povertà del linguaggio e coerenza, tra individui con schizofrenia e quelli affetti da una condizione medica. Inoltre, una migliore coerenza del discorso e la varietà verbale (cioè, complessità del discorso) si associavano a maggiori miglioramenti della demoralizzazione in entrambi i gruppi dopo una psicoterapia breve. Lo Studio 4 ha visto l'implementazione di uno strumento di valutazione cognitiva digitale e mostrato la fattibilità non solo dello strumento in sé ma anche dell'applicazione di un modello computazionale di Sequential Learning alla versione computerizzata del Wisconsin Card Sorting Test (WCST) in soggetti sani. I risultati hanno mostrato una buona fitness del modello, suggerendo che sia adatto all'applicazione alla versione computerizzata del WCST. Insieme, questi approcci di valutazione e analisi offrono una valutazione comprensiva delle capacità cognitive del paziente, fornendo approfondimenti sui meccanismi alla base del funzionamento esecutivo. Conclusioni: Integrare strumenti di screening più semplici con metodi più avanzati per la valutazione cognitiva potrebbe essere fondamentale per migliorare la gestione clinica delle SMI. I modelli computazionali, in particolare quelli applicati al WCST, offrono una comprensione articolata, ma anche precisa e robusta dei deficit esecutivi. Strumenti innovativi possono supportare lo sviluppo di interventi personalizzati per la riabilitazione cognitiva e il miglioramento complessivo degli esiti dei pazienti nel mondo reale.