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Methodenartikel

Handwriting Analysis Zeigt Spontane Dyskinesien in neuroleptisches Naive Jugendliche mit hohem Risiko für Psychosen

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DOI:

10.3791/50852

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21. November 2013

 ,  ,  , 
1Department of Psychology and Neuroscience, Center for Neuroscience, University of Colorado Boulder, 2NeuroScript LLC, 3Department of Psychiatry, University of California, San Diego

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Handschriftanalyse-Software deutlich verbessert auf bestehende Instrumente zur Messung von Bewegungsstörungen. Personen mit einem Risiko für Psychosen und gesunden Kontrollen abgeschlossen Handschrift Aufgaben für Dyskinesie testen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Jugend mit einem Risiko für Psychosen zeigen Dyskinesie und Handschrift-Analyse könnte wesentlich zur weiteren Verbreitung der Früherkennung Bemühungen beitragen

Zusammenfassung

Wachsende Hinweise darauf, dass Bewegungsstörungen sind eine Kernfunktion der Psychose. Eine Markierung der Bewegung Anomalie, Dyskinesie, ist ein Ergebnis der Neuromodulation beeinträchtigt von Dopamin im fronto-striatalen Bahnen. Die traditionellen Methoden zur Identifizierung von Bewegungsstörungen gehören Beobachter-basierte Berichte und Kraftstabilität Lehren. Die Nachteile dieser Methoden sind lange Trainingszeiten für die Rater, Experimentator Bias, große Unterschiede in der instrumentalen Seite Vorrichtung und suboptimal Zuverlässigkeit. Unter Berücksichtigung dieser Nachteile hat die Entwicklung von standardisierten bessere und effizientere Verfahren, um Bewegungsstörungen durch Handschrift-Analyse-Software und Tablet untersuchen geführt. Personen mit einem Risiko für Psychose zeigten deutlich mehr dysfluent Stiftbewegungen (a proximalen Maß für Dyskinesie) in einer Handschrift Aufgabe. Handschrifterkennung Kinematik bietet einen großen Fortschritt gegenüber früheren Methoden zur Beurteilung der Dyskinesie, die eindeutig benef sein könnteicial für das Verständnis der Ätiologie der Psychose.

Einleitung

Die Zeit vor dem Ausbruch der Psychose von klinischen und Forschungsinteresse, wie es Licht auf formale Psychose (vor, wenn eine Reihe von Dritt variable verwirrt wie Medikamente verschleiern unser Verständnis) Schuppen und dient auch als eine tragfähige Punkt der Intervention (etwa ⅓ der Jugend zeigt ein prodromal Syndrom gehen, um Schizophrenie in einem 2-Jahres-Zeitraum zu entwickeln, und einige Studien deuten darauf hin, dass psychosoziale, kognitive Training und pharmakologische Interventionen können den Verlauf der Krankheit zu lindern) ein. Das Prodromalstadium ist durch abgeschwächte positive Symptome (Wahrnehmungsstörungen, Misstrauen, Gefühle von Großartigkeit, oder ungewöhnliche Gedanken) und ein Rückgang der funktionierenden 2 markiert. Personen, die ein gewisses Maß an positiven Symptome während einer strukturierten klinischen Interview zu berichten, und / oder ein Rückgang der funktionierenden Begleit die Anwesenheit von schizotype Persönlichkeitsstörung und / oder eine Familiengeschichte von Schizophrenie sind considered, eine prodromal oder Ultra-High-Risk (UHR)-Syndrom 1-3 haben. Aktuelle ätiologischen Vorstellungen von Psychose deuten darauf hin, dass es sich um eine neurologische Erkrankung, die ein Individuum in der späten Adoleszenz oder im frühen Erwachsenenalter 4 betrifft. Verfassungs Faktoren wie Genetik und pränatale Beleidigungen führen zu Anfälligkeit für Psychosen 4. Bewegungsstörungen sind von großem Interesse für dieses Modell, da die gleichen Mechanismen angenommen, dass psychotische Symptome sein Beitrag auch zur Regelung der Motorsystem 5 verantwortlich. Forscher argumentieren, dass durch das Verständnis Bewegungsverhalten vor dem Beginn der Schizophrenie, können wir unsere Fähigkeit, vorherzusagen, zu verbessern, zu verstehen und einzugreifen in der Entwicklung von Schizophrenie 6.

Es ist bekannt, dass Personen, die später gehen, um Schizophrenie zu entwickeln zeigen oft subtile Bewegung Anomalien vor dem Ausbruch der Krankheit 7,8. Walker und Kollegen gesammelt VideobänderPatienten mit Schizophrenie in der Kindheit und bewertet die Videos für Bewegungsstörungen, die zeigen, dass Bewegungsstörungen vorhanden sind, lange vor dem Ausbruch der Krankheit und sind Anzeichen für eine neurologische Verfassungs Verwundbarkeit 9,10. Forschung legt nahe, dass die Basalganglien in dieser neurologischen Verfassungs Verwundbarkeit gebracht werden, wie UHR Individuen zeigen beeinträchtigte neuronale Entwicklung und neurokognitive Defizite Basalganglien Funktion 8,11 stehen. Zusätzlich Mittal und Kollegen haben Beobachter Bewertungen verwendet, um zu zeigen, dass Bewegungsstörungen, die eng mit den Basalganglien-Funktion verknüpft, erfolgreich klassifizieren UHR Personen wahrscheinlich zu Psychose 8,12 konvertieren. Eine weitere Risikogruppe, nicht-klinischen Psychose Personen, die berichten, dass eine psycho-ähnliche Erfahrung mindestens einmal im Jahr, zeigen Dyskinesie bei einem Fingerkraft Stabilitätsaufgabe 5,13,14. Diese Ergebnisse liefern starke Beweise für die Idee, die MOVEMent Anomalien können eine Kernfunktion des Psychoserisiko sein. Natürlich ist Forschung, die Erkennung und das Verständnis von Bewegungsstörungen verbessern können für das Verständnis der Entstehung von Psychosen und für Präventionsmaßnahmen von entscheidender Bedeutung.

Die Bemühungen um die Medikamente Nebenwirkungen zu verstehen, die Dopamin Regelung bei Schizophrenie und Parkinson-Patienten haben Einfluss auf technischen Verbesserungen, wie etwa die Entwicklung von EDV-Tabletten für Handschrift-Analyse geführt, in der Messbewegung abnormalitie 15-17. Antipsychotische Medikamente können zur Entwicklung von Spätdyskinesien, gekennzeichnet durch sich wiederholende Bewegungen langsam unfreiwilligen 18 führen. Nikotingebrauch hat sich auch gezeigt, Dopamin Regelung und Handschrift Kinematik 19-21 betreffen. Zum Beispiel Tucha und Lange zeigte, dass Stiftbewegung fließend während einer EDV-Handschrift Aufgabe verbessert, wenn gesunde Teilnehmer wurden Kaugummi Nikotin enthält 22 gegeben . Während der Bewertung Teilnehmer schreiben in der Regel in einem westlichen Schreibschrift mit größeren und kleineren vertikalen Strichen. Westschreibschrift ist wegen der Dominanz der vertikalen Striche, die komplexe Koordination der Muskeln benötigen, um eine gute Leistung 23 optimal für die Prüfung Stiftbewegung Ruhe. Dysfluent Stiftbewegungen führen, wenn die Muskeln, die die Bewegung koordinieren erhalten disreguliert Signale von den Basalganglien 15,16.

Die Software-Segmente und analysiert Stiftbewegungen pro Hub und extrahiert eine Variable, die gedacht wird, um eine proximale Maß der Dyskinesie, genannt normierten Ruck 15-17 sein. Ruck ist die Änderung in der Beschleunigung über die Zeit pro Hub 23 definiert. Wegen der unterschiedlichen Längen in senkrechte Striche in den meisten westlichen Stil Handschriften, wird Ruck über Schlaganfälle normalisiert. Innerhalb jeder Schlaganfall, dysfluent Stiftbewegungen durch eine größere Anzahl von Beschleunigungsspitzen ov gekennzeichneter in einem bestimmten Abstand. Somit werden dysfluent Stiftbewegungen durch einen Mangel an Glattheit, eine größere Anzahl von Beschleunigungsspitzen, und einen größeren Wert für den Ruck ist.

Die Verbesserung von Maßnahmen verwendet werden, um Bewegungsstörungen in UHR Jugend bewerten ist entscheidend für die Verbesserung unserer ätiologischen Vorstellungen von der Krankheit und unser Verständnis von Bewegungsstörungen im Allgemeinen. In diesem Bemühen, Bewegungsstörungen bei Patienten mit einem Risiko für Psychosen zu verstehen, untersuchten wir Handschrift Kinematik von 36 Neuroleptika-naiven Forschungsteilnehmer mit Handschrift-Analyse-Software. Trotz seiner breiten Einsatz bei der Untersuchung von Dyskinesien bei Parkinson und Schizophrenie-Patienten, ist dies überraschend die erste Studie, auf Handschrift Kinematik in einer Ultrahochrisikogruppe für Psychose zu melden. Wir vermuten, dass die Menschen würden mehr UHR dysfluent Stiftbewegungen, gekennzeichnet durch einen größeren Wert der Ruck zeigen, wenn aufgefordert, auf einem Tablet-Computer als eine Gruppe von gesunden Kontrollpersonen zu schreibensteuert.

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Protokoll

1. Die Teilnehmer

  1. Geben Genehmigung für das Protokoll und informierte Zustimmung Verfahren von der Universität Institutional Review Board.
  2. Recruit Jugendlichen und jungen Erwachsenen UHR Teilnehmer, indem Craigslist (dh lokale Kleinanzeigen im Internet), E-Mail-Nachrichten, Zeitungsanzeigen und Community professionelle Empfehlungen.
  3. Recruit gesunden Kontroll Teilnehmer von craigs, Flyer und Zeitungsanzeigen.
    1. Werbung, dass die Studie sieht eine gesunde Entwicklung für Freiwillige ohne Familiengeschichte der Psychose und keine psychiatrischen Symptome.
    2. Ausschließen gesunden Kontrollen basierend auf der Anwesenheit von jeder Kategorie von Achse-I-Störung oder einer psychotischen Störung in einer 1. Grades.
      Hinweis: Eine psychotische Störung in einem Verwandten ersten Grades ist als Ausschlusskriterien für die gesunden Kontrollen wegen der familiäre oder genetische Risiko von Psychosen 1 vorgesehen.
  4. Ausschließen alle peilnehmer basierend auf Kriterien, die aus einer Geschichte von Kopfverletzungen, die Anwesenheit einer neurologischen Störung, Drogenabhängigkeit, oder eine Geschichte von unter Neuroleptika.
    1. Ausschließen UHR Teilnehmer basierend auf der Anwesenheit einer Achse I psychotische Störung (zB Schizophrenie, schizoaffektiven Störung, Schizophrenie-).

2. Klinische Interviews

  1. Zug Interviewer, die Strukturierte Interview für Prodromal Syndrome (SIPS) verabreichen, um eine prodromal Syndrom und die Structured Clinical Interview für Achse-I-Störungen DSM-IV (SCID) über einen Zeitraum von 2 Monaten zu diagnostizieren.
    1. Stellen Inter-Rater Reliabilität auf klinischen Interviews, um die Mindeststudien Kriterium der Kappa ≥ 80 überschreiten.
  2. Kriterien für eine prodromal oder Hochrisiko-Syndrom eingrenzen moderaten Niveaus der positiven Symptome und / oder ein Rückgang der globalen Funktionieren Begleit die Anwesenheit von schizotype Persönlichkeit disBestellung und / oder eine Familiengeschichte von Schizophrenie.
  3. Berechnen Sie eine Gesamtsummenscore für jede Kategorie als Indikator für den jeweiligen Abmessungen Symptomatik.
    Hinweis: Die SIPS Messgeräte mehrere verschiedene Kategorien von prodromal Symptom Domains mit positiven, negativen und unorganisiert Dimensionen.
  4. Verwalten des Strukturierten Klinischen Interview für Achse-I-Störungen DSM-IV (SCID), um auszuschließen, eine psychotische Störung Diagnose.
    Hinweis: Diese Maßnahme wurde gezeigt, dass hervorragende inter-Reliabilität bei jugendlichen Bevölkerungen haben und hat in mehreren früheren Studien verwendet worden mit Schwerpunkt auf jugendliche Bevölkerung mit Schizophrenie-Spektrum-Störungen.
  5. Bewerten Nikotin Nutzung des Teilnehmers während des letzten Monats. Bewerten Tabak-Nutzung auf einer Skala von 0-5 mit 0 = abstinent und 5 = 20 + Zigaretten pro Tag.

3. Handschrift-Task

  1. Führen Neuroscript MovAlyzeR Software mit einem Tablet-Computer und einem noninking Stift.
  2. Create ein Beispiel LLeeLLee auf einem notecard (siehe Abbildung 1).
    Hinweis: Die Software-und Stimulus zuvor beschrieben und gezeigt worden, gültig Werkzeuge zum Erfassen Bewegungsstörungen bei Schizophrenie-Patienten und Parkinson-Patienten 15-17 sein.

figure-protocol-1
Fig. 1 ist. Beispiel der Testbedingung. Teilnehmer sind angewiesen, das Wort LLeeLLee in Schreibschrift in der Mitte Abschnitt zu schreiben. Es ist hilfreich, ein Beispiel, wie dies dem Teilnehmer zeigen, so dass sie die Anweisungen zu verstehen.

  • Lassen Sie das Beispiel note sichtbar für die Teilnehmer während des Experiments. Hinweis: Die note hilft dem Teilnehmer verstehen das Experiment.
  1. Orient-Tablette in Landscape-Modus, ein Schreibraum von 18 cm x 28 cm wit bietenha-Auflösung von 1.280 x 800 Pixel.
  2. Teilnehmer dürfen Computer-Bildschirm in eine komfortable Schreibposition zu positionieren.
  3. Stellen Sie die Sampling-Rate in der Software auf die gemessene Abtastrate (z. B. 100 bis 200 Hz).
  4. Weisen Sie die Teilnehmer, um das Wort LLeeLLee in Schreibschrift in den 2 cm Richtlinien mit der dominanten Hand zu schreiben.
    Anmerkung: Die Bedingung ist programmiert, um die Schreibfläche in 4 Regionen aufzuteilen. Es sind horizontale Linien 1 cm, 2 cm und 4 cm. Die 1 cm Region ist geprägt TOP. Die 2 cm Region markiert MID und die 4 cm Region markiert BOT. Die Teilnehmer werden die MID Abschnitt für alle drei Versuche zu verwenden.
  5. Halten Sie Anweisungen während jeder Versuchs sichtbar.
    Hinweis: "DH lleellee MID Normale": Die Anweisungen für die Aufgabe sind an der Oberseite des Monitors wie folgt angezeigt und sind. Der Teilnehmer muss vor dem Start des Programms, das diese Anweisungen bedeuten, das Wort LLeeLLee im mittleren Bereich mit Schreiben erzählt werdendie dominante Hand und in einem komfortablen Handschrift Geschwindigkeit. Beachten Sie auch, dass die Software automatisch Versuch wiederholen, wenn der Teilnehmer einen Fehler macht beim Schreiben.

4. Verarbeitung Trials

  1. Prozess-Studien mit einer Fast Fourier Transformation Low Pass Filter 12 Hz, mit einem 1.75 Schärfe, ein Lump dezimiert Probe und 1 Up-Sample-Faktor. Entfernen Sie Hinter Stift Aufzug und drehen, um horizontale Grundlinie. Legen Sie weitere Drehung gegen den Uhrzeigersinn, wenn die Segmentierung bei Vertikalgeschwindigkeit auf Null Radiant.
    Hinweis: Die Handschrift-Analyse-Software wird automatisch übernehmen, diese Verarbeitungsschritte, wenn sie in den Programm-Optionen ausgewählt sind.
  2. Fassen Sie die absoluten Werte der Zielvariablen LLeeLLee an zwei Zentimetern Durchschnitts Normalized Jerk (ANJ) pro Versuch. Alles über Versuch und Schlaganfall.

Hinweis: Die ANJ ist ein Maß für die Bewegung dysfluency. Höhere ANJ gibt die mehr dysfluency (Siehe Abbildung 2 3) auf, dh der Zeitableitung der 3. vertikalen Position der Stiftspitze. Dysfluencies werden durch plötzliche Veränderungen in Kraft verursacht wird. Die zweite Zeitableitung, die Beschleunigung ist, ist proportional zu der Nettomuskelkraft (wenn Reibung wird vernachlässigt). Daher ist die dritte zeitliche Ableitung proportional zu den Kraftänderungen. Um ein Gesamt Maß für die vertikale dysfluency Ruck wird quadriert und über die Dauer eines Hub integriert zu erhalten (Einheit ist cm 2 / s 5). Um diese Maßnahme unabhängig von der Dauer und der vertikalen Größe der Hub zu machen, multiplizieren Sie das Integral durch die 5. Macht der Schlaganfall Dauer (Einheit sec 5) und die Umkehrung der vertikale Größe im Quadrat (Einheit 1/cm 2). Das Ergebnis ist daher ohne Einheit. Normierte Ruck beschreibt die Form der Beschleunigungskurve unabhängig von der Breite und Höhe. Nehmen Sie die Quadratwurzel aus dem Ergebnis zumachen ANJ proportional mit Ruck

figure-protocol-2
Die ANJ einer Studie wird von dem Durchschnitt der normalisierten Ruck Schätzungen über alle Auf-und Abschläge einer Studie 23 definiert.

figure-protocol-3
2. Testversion von einem Steuer Teilnehmer. Jeder Versuch ist in 16 Striche unterteilt. Die Segmentierung der Hub für die Analyse der durchschnittlichen normalisieren Ruck wird mit dem ersten Strich (in blau) dargestellt. Eine blaue Klammer beschreibt den Schlaganfall und Kreise bezeichnen die Start-und Stopp des Schlaganfall-Segment. Klicken Sie hier, umBild vergrößern Figur.

5. Statistische Analyse

  1. Beschäftigen zwei unabhängige seitigen t-Tests und Chi-Quadrat-Tests, um Unterschiede zwischen den Gruppen in kontinuierliche und kategorische demographischen Variablen zu untersuchen, respektvoll. Falls erforderlich, für Ungleichheiten der Varianz von Levene-Test.
  2. Beschäftigen eine Kovarianzanalyse (ANCOVA) Steuerung für Nikotingebrauch und Geschlecht mit der Gruppe (UHR und Kontrolle), wie die unabhängige Variable und ANJ brach in Verhandlung.

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Ergebnisse

Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen auf demographische Merkmale wie Alter, Jahre der Ausbildung oder Elternbildung (siehe Tabelle 1 für eine demografische Zusammensetzung der Teilnehmer). Chi-Quadrat-Tests ergaben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu Gender χ 2 (1, N = 36) = 5,46, p ≤ 0,05, mit mehr Männer in der UHR-Gruppe und mehr Frauen in der Kontrollgruppe. Es gab eine signifikante Gruppenunterschiede in der Tabaknutzungsfrequenz, t (22,9) = 2.15, p ...

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Diskussion

Diese Studie ergab deutliche Hinweise auf weitere dysfluent Stiftbewegungen und die Anwesenheit von Dyskinesien in einem UHR Probe mit Hilfe eines Handschrift-Analyse-Programm, um Bewegungsstörungen zu untersuchen.

Traditionell Beobachter basierend Rating-Skalen wurden verwendet, um Bewegungsstörungen, um die Nebenwirkungen von Medikamenten zu überwachen 15-17 zu messen. Doch die Beobachter Bewertungen leiden unter erheblichen Nachteilen wie lange Ausbildungszeiten für die Rater, ...

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Offenlegungen

Die Autoren Derek J. Dean, Michael Caligiuri und Vijay A. Mittal erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren. Der Autor ist Hans-Leo Teulings der Besitzer NeuroScript, die entwickelt und vermarktet das MovAlyzeR Software zu erfassen und zu analysieren Stiftbewegungen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde vom National Institute of Health Grants R01MH094650 Dr. Mittal unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Fujitsu Lifebook T901 Tablet-ComputerFujitsu Ltd.http://www.shopfujitsu.com/store/
Neuroscript MovAlyzeRNeuroscript LLCa href="http://www.neuroscript.net/movalyzer.php" target="_blank">http://www.neuroscript.net/movalyzer.php
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Referenzen

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