Name: Eye-Tracking Control pour évaluer les fonctions cognitives chez les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: Découvrez une méthode d'oculométrie pour évaluer les fonctions cognitives chez les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique incapables de parler ou d'écrire. Cette technique utilise les mouvements oculaires pour réaliser des tests neuropsychologiques fiables.

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Les auteurs tiennent à remercier Ralf Kühne pour le support technique. Ce travail a été financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) et le Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF # 01GM1103A). Ceci est un projet commun de recherche des maladies Programme-neurodégénérative UE (JPND). Le projet est soutenu par les organisations suivantes sous l&#39;égide de JPND- ex., Allemagne, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, FKZ), Suède, Vetenskaprådet Sverige, Pologne, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (RPNE).

L&#39;étude a été approuvée par le Comité d&#39;éthique de l&#39;Université d&#39;Ulm (Déclaration n ° 19/12) et le protocole décrit suit donc leurs directives. Tous les participants ont donné leur consentement éclairé par écrit. 1. Stimuli et environnement de test <ol><li> Pour garder les distractions au minimum effectuer la recherche dans un endroit sombre ou une chambre très mal éclairée et calme. </li><li> Utiliser un dispositif de suivi de l&#39;oeil approprié. NOTE: Il existe une grande variété d&#39;appareils disponibles pour effectuer des études de mouvements oculaires. Dans la présente recherche un dispositif d&#39;enregistrement des mouvements oculaires portable avec des lunettes a été utilisé, qui mesurent synchroniquement positions oculaires binoculaires, en utilisant deux caméras intégrées avec une diode infrarouge électroluminescente (LED IR), un pour chaque oeil 18. <ol><li> Pour assurer eye-tracking optimal, ajuster les caméras manuellement en les inclinant dans tous les 6 degrés de liberté (3 translationnelle, 3 de rotation) jusqu&#39;à ce que la détection de mouvement de l&#39;oeil est optimal. REMARQUE:Les mesures du système sont affichées en temps réel sur l&#39;écran de l&#39;expérimentateur pour surveiller la qualité de l&#39;enregistrement et le comportement de réponse des participants. Les principales caractéristiques du système sont décrites ci - dessous et les spécifications détaillées sont données dans le tableau 1. </li></ol></li><li> Mettre en œuvre un paradigme de test oculomoteur standardisé, qui est capable de détecter des déficits dans le contrôle des mouvements oculaires. NOTE: Cela peut être une série de tâches comme poursuite ou saccade tâches lisses, dans lequel les participants ayant une déficience du contrôle des mouvements des yeux exécutent mal (par exemple, les méthodes décrites par Gorges et al 2015 11.). Ces participants doivent être exclus des tests supplémentaires. </li><li> Tâches actuelles en utilisant un logiciel approprié qui projette les stimuli sur un écran d&#39;hémi-cylindrique via un projecteur monté au- dessus de la tête du sujet 11. En outre, veiller à ce qu&#39;un spot laser rouge (diamètre: 0,3 °, la position: 10 ° vertical) est présent pour le D2-tester. </li><li> Seat les participants sur une chaise surélevée avec une mentonnière réglable, de sorte que la distance oeil-à-écran est d&#39;environ 150 cm. </li><li> Utiliser l&#39;ensemble A et B du CPM (12 stimuli pour chaque jeu) pour la première partie de l&#39;expérience. Afficher ces stimuli que 22 ° / 15 ° de longues matrices haute avec six alternatives possibles décrites ci-dessous, qui pourraient correspondre à un haut espace 6 ° de large et 5 ° découper de la matrice. </li><li> Pour le D2-test, utilisez les cinq blocs avec 47 stimuli, ce qui correspond à la ligne 2 - 6 de la D2-test standard 15, et les représenter un stimulus après l&#39; autre dans le milieu de l&#39;écran avec une hauteur de 11 ° et une largeur de 2,5 °. Assurez-vous que chaque stimulus dure 2.000 msec. </li></ol> 2. Exécution de l&#39;expérience <ol><li> Avant l&#39;expérience commence, demandez aux participants de remplir un formulaire de consentement éclairé pour assurer l&#39;étude est conforme aux normes éthiques. </li><li> Donner des instructions généralessur le but et la procédure de l&#39;expérience et de contrôle des médicaments actifs sur le SNC, à savoir, demander au participant s&#39;il / elle est en train de prendre tout médicament qui affecte la vigilance et la performance cognitive donc. </li><li> Éteignez tous les appareils qui pourraient être une perturbation potentielle, comme les téléphones portables ou pagers. </li><li> participants de siège confortablement avec la mentonnière en position optimale. Assurez-vous que la totalité de l&#39;écran est visible et demander au participant de maintenir la posture pendant toute l&#39;expérience. </li><li> Demandez aux participants de placer leur tête sur le reste du menton et de placer les lunettes de videooculography sur leur tête. Ajustez-les à l&#39;individu la tête taille / forme. NOTE: De ce fait, le meilleur compromis possible entre le confort pour le participant et un risque minimal de indésirables glisser lors de la mesure doit être faite. </li><li> Assurez-vous que les deux yeux sont visibles sur l&#39;écran de l&#39;expérimentateur, où les images des deux caméras d&#39;enregistrement des mouvements oculaires dans le goggles sont affichés, puis se concentrent les caméras pour centrer les images sur l&#39;écran. NOTE: Ceci est important pour une détection optimale et le suivi de l&#39;élève comme une acuité incorrecte peut conduire à un signal perturbé. </li><li> Pour garantir un enregistrement continu des mouvements oculaires à tout moment, commencer l&#39;étalonnage du système en demandant au participant de regarder dans chaque coin de l&#39;écran de hémi-cylindrique. En cas de perte du signal, changer l&#39;angle de la caméra de suivi de la pupille respective de l&#39;œil pour résoudre le problème. </li><li> Démarrez le paradigme normalisé de contrôle oculomoteur décrit ci-dessus et d&#39;exclure tous les patients ayant une déficience visuelle importante que ceux-ci vont provoquer l&#39;exécution des tâches corrompues. </li><li> Demander au participant de suivre un seul endroit sur l&#39;écran, oscillant horizontalement (± 20 °) puis verticalement (± 15 °) avec une fréquence de 0,125 Hz à mapper les données non-étalonné orthogonalisés «bruts» de l&#39;appareil d&#39;enregistrement des mouvements oculaires wn ce qui concerne la «vraie» position de l&#39;oeil orthogonalisé pour l&#39;étalonnage du système. </li><li> Vérifiez si le calibrage est acceptable, à savoir, si le «vrai» mouvement des yeux et les données «brutes» sont spatialement et temporellement synchronisés, puis demander au participant de ne pas bouger la tête , car cela pourrait entraîner une mauvaise qualité des données. NOTE: La position du dispositif de videooculography et le sujet devrait être à l&#39;arrêt pendant la durée de l&#39;expérience, de sorte qu&#39;il n&#39;y a pas besoin de réétalonnage. </li><li> Expliquer la procédure de la session de formation pour le CPM: <ol><li> Instruire les sujets d&#39;identifier les pièces manquantes ci-dessous les matrices à venir affichées sur l&#39;écran de hémi-cylindrique pour lesquels ils ont un temps infini. Après avoir fait un choix, ont fait l&#39;objet de fermer les yeux pendant au moins 250 ms pour commencer un cadre vert décrivant toutes les alternatives possibles de pièces manquantes pour 1500 msec chacun. </li><li> Demandez au participant de choisirl&#39;alternative qu&#39;ils pensent est correct en fermant les yeux pendant au moins 250 ms tandis que leur choix est encadrée d&#39;un. </li><li> Projet le choix séparément sur l&#39;écran d&#39;hémi-cylindrique. Demandez aux participants de confirmer. Si le participant confirme, demandez-leur de fermer les yeux à nouveau pendant au moins 250 msec. </li><li> Demander aux participants que le stimulus suivant (matrice avec 6 alternatives de pièces manquantes) automatiquement ( à nouveau, présenté par le logiciel décrit dans l&#39; étape 2) apparaître et que ce sera fait quatre fois avec des stimuli de formation prises de jeu AB de la RPC 14 . </li></ol></li><li> Répondez aux questions des sujets pourraient avoir au sujet de la procédure. Ensuite, demandez aux participants de choisir la pièce manquante de la matrice, comme ils l&#39; ont appris au cours de la session de formation et démarrer le CPM (Figure 1). </li><li> Expliquer la procédure de la session de formation pour le D2 test: <ol><li> Demandez aux participants de diriger leur regard vers le center de l&#39;écran et d&#39;observer 47 stimuli séparément (47 s d&#39;correspondant à la ligne 1 de la D2-test standard). </li><li> Demandez aux participants de regarder le spot laser rouge positionné au-dessus des stimuli à chaque fois qu&#39;un &quot;d&quot; avec deux tirets est présenté jusqu&#39;à ce que le stimulus suivant apparaît. NOTE: Si aucun stimulus cible est présenté le regard doit se concentrer au centre de l&#39;écran où le stimulus suivant sera présenté. </li></ol></li><li> Répondez aux questions des sujets pourraient avoir au sujet de la procédure. Ensuite, demander au participant de procéder pour les cinq blocs de 47 stimuli, similaires à la session de formation suivantes et démarrer le D2-test. </li><li> Pour le contrôle de la qualité, inspecter les données obtenues à partir de chaque session pour chaque sujet avec soin (visuellement par un expérimentateur formé). Vérifiez si la qualité des données est corrompue, par exemple en raison de difficultés techniques, les mouvements oculaires corrompus ou des malentendus. </li><li> Merci sujets pour leur participation et répondre à toutes les questionsau cours de l&#39;expérience. </li></ol>

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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Il est une tâche difficile d&#39;évaluer avec succès le statut cognitif des patients atteints de SLA qui sont incapables de parler et d&#39;écrire. L&#39;utilisation de systèmes de videooculography fournit une approche prometteuse. La technique présente présentée est fiable dans la détection des déficits cognitifs, qui jouent un rôle essentiel dans le contexte de la charge de personnel soignant et des maladies 20 chez les patients atteints de SLA. En outre, les versions oculomoteurs du CPM et D2 test en corré...

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative fatale conduisant généralement à la mort à moins de 3 à 5 ans. Au cours de la pathologie, les patients présentent une perte progressive des voies respiratoires et le fonctionnement bulbaire ainsi que des déficiences dans le mouvement des capacités 1. Il partage certaines caractéristiques cliniques, pathologiques et génétiques avec la démence frontotemporale 2 et il est bien documenté que environ 30% des patients atteints de SLA présentent des déficits cognitifs 3. Ces déficits sont les plus importants dans les domaines de la fonction exécutive, la fluidité verbale et la langue 4 et avoir une influence sur la survie 5, la conformité 6 et soignant charge 7. Ainsi, l&#39;évaluation neuropsychologique fiable est crucial dans cette maladie. Déficiences dans Advancing moteur et de la parole capacités sont, cependant, un facteur limitant pour l&#39; évaluation approfondie des capacités cognitives dans les stades ultérieurs de la maladie 8. Sae, les approches oculomoteurs base semble être très prometteur, comme base de contrôle des mouvements des yeux reste intacte pendant une longue période comparable au cours de la SLA pour la majorité des patients 9. Lui - même les paramètres de suivi oculaire ont été utilisées pour obtenir des informations sur l&#39;état cognitif des patients atteints de SLA 10 et corréler également avec le motif d&#39; étalement séquentiel de la SLA 11. Les mouvements oculaires comme un moyen pour contrôler les tests cognitifs dans le contexte de la SLA a également été étudiée dans des travaux antérieurs. Une étude a démontré avec succès sa facilité d&#39; utilisation dans les contrôles sains en utilisant une version oculomoteur base du Trail-Making Test 12, tandis qu&#39;un autre trouve qu&#39;il convient de faire la distinction entre les contrôles sains et les patients atteints de SLA basé sur la performance cognitive et de distinguer entre les patients cognitivement plus ou moins douteux 13. La recherche décrite ici a utilisé une méthodologie oculomoteur basée pour étudier les troubles cognitifs dans ALpatients S, en particulier dans le domaine du fonctionnement exécutif. Deux tests neuropsychologiques bien validés et couramment utilisés ont été adaptés au contrôle des mouvements oculaires: couleur progressives matrices du Raven (CPM) 14 et la D2 test 15. Le CPM est un instrument non-verbal utilisé pour mesurer les capacités de direction et visuospatiales ainsi que l&#39;intelligence fluide. Le D2-test est également un outil non-verbale utilisée pour découvrir le dysfonctionnement exécutif dans les domaines de l&#39;attention sélective et soutenue et la vitesse de traitement visuel. Les deux sont largement utilisés des outils cliniques qui ont été utilisés avec succès dans les études précédentes évaluant le déclin cognitif potentiel au cours de la maladie 16 et le statut neuropsychologique des patients atteints de SLA par rapport aux témoins en bonne santé 17. Le but de ce travail était de montrer les conditions requises pour une évaluation réussie des déficits cognitifs dans la SLA indépendante du mouvement et de troubles de la parole en utilisant un reliable version basée eye-tracking de la RPC et de la D2-test. Fait important, la méthode décrite ici a le potentiel d&#39;être élargi pour étudier d&#39;autres populations de patients ayant une déficience motrice grave.

<table><tbody><tr><td>EyeSeeCam</td><td>EyeSeeTec GmbH ; 82256 F&uuml ; rstenfeldbruck, Allemagne</td><td></td><td>Appareil de vidéooculographie</td></tr></tbody></table>

eye-tracking control pour évaluer les fonctions cognitives chez les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative avec atteinte pathologique des motoneurones supérieurs et inférieurs, conduisant par la suite à une perte progressive des capacités motrices et de la parole. De plus, les fonctions cognitives sont altérées chez un sous-ensemble de patients. Pour évaluer ces déficits potentiels chez les patients atteints de SLA gravement handicapés physiquement, l’oculométrie est un moyen prometteur d’effectuer des tests cognitifs. Le présent article se concentre sur la façon dont les mouvements oculaires, un moyen de communication indirect pour les patients handicapés physiques, peuvent être utilisés pour permettre une évaluation neuropsychologique détaillée. Les exigences en termes de paramètres oculomoteurs qui doivent être remplis pour un suivi oculaire suffisant chez les patients atteints de SLA sont présentées. Les propriétés des stimuli, y compris le type de tests neuropsychologiques et le style de présentation, les mieux adaptés pour évaluer avec succès le fonctionnement cognitif, sont également décrites. De plus, des recommandations concernant les exigences procédurales sont fournies. Dans l’ensemble, cette méthodologie fournit une approche fiable, facile à administrer et rapide pour évaluer les déficits cognitifs chez les patients incapables de parler ou d’écrire, tels que les patients atteints de SLA sévère. Le seul facteur de confusion pourrait être des déficits dans le contrôle volontaire des mouvements oculaires chez un sous-ensemble de patients atteints de SLA.

Aux fins de la recherche présentée ici, à savoir, le développement d&#39;un oculomotor fiable basé sur une évaluation neuropsychologique pour les patients atteints de SLA, les choix de la CPM dans un fichier séparé du sujet en interne développé magasins de logiciels, ce qui permet pour le calcul manuel du pourcentage de correct réponses. Pour le D2-test, un enregistrement des mouvements oculaires verticaux est analysé manuellement à l&#39;aide d&#39;un seuil de + 5 ° pour la dét...

Les déficits cognitifs sont fréquents chez environ un tiers des patients atteints de sclérose latérale amyotrophique, une affection neurologique entraînant des altérations progressives de la parole et des capacités motrices. Pour effectuer des tests cognitifs chez des patients incapables de parler ou d’écrire, un paradigme de suivi oculaire fiable et facile à administrer a été développé.

Eye-Tracking Control pour évaluer les fonctions cognitives chez les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

L'objectif général de ce paradigme de suivi oculaire est d'utiliser une technique fondée sur les mouvements oculomoteurs afin d'évaluer les fonctions cognitives chez des patients atteints de sclérose latérale amyotrophique, ou SLA, qui sont dans l'impossibilité de parler ou d'écrire. Cette méthode peut aider à répondre à des questions essentielles concernant les déficits cognitifs potentiels chez les patients présentant des handicaps physiques sévères, tels que la SLA. Le principal avantage de cette technique réside dans le fait qu'elle utilise les mouvements oculaires pour réaliser des tests neuropsychologiques chez les patients atteints de SLA, et est donc adaptée aux patients incapables de parler ou d'écrire.Bien que cette méthode ait été développée pour des patients atteints de SLA, elle peut également être appliquée à d'autres échantillons de patients incapables de parler et d'écrire mais conservant un contrôle oculomoteur intact. Pour cette expérience, utilisez un dispositif portable d'enregistrement des mouvements oculaires équipé de lunettes. Optimisez la détection des mouvements oculaires en ajustant les caméras dans les six degrés de liberté.Ensuite, mettez en place un paradigme standardisé de test oculomoteur, tel qu'une série de tâches saccadiques, afin de détecter des déficits dans le contrôle des mouvements oculaires. Utilisez un logiciel pour présenter ces tâches sur un écran hémicylindrique à l'aide d'un projecteur monté au-dessus de l'emplacement où le participant sera assis. Enfin, en prévision de la seconde partie de l'expérience, vérifiez qu'un point laser rouge, qui sera utilisé pour la version du test D2 basée sur le suivi oculaire, apparaît correctement sur l'écran.Commencez par demander au participant d’éteindre tous les appareils pouvant provoquer des perturbations, tels que les téléphones portables ou les bipers. Faites entrer dans la salle de test un participant ne présentant pas de troubles visuels importants. Placez-le sur une chaise surélevée devant un support de menton réglable situé à 150 centimètres de l’écran d’ordinateur.Demander au participant de placer sa tête sur le support pour le menton. Ensuite, placer les lunettes de vidéonystagmographie sur sa tête. Ajuster les lunettes afin qu'elles s'adaptent correctement à la forme et à la taille de la tête.Veillez à ce que les deux yeux soient visibles sur l'écran de l'expérimentateur, puis mettez au point les caméras intégrées aux lunettes afin que les images de chaque œil soient centrées sur l'écran. Ensuite, vérifiez que le système enregistre en continu les mouvements oculaires à tout moment en demandant au participant de regarder dans chaque coin de l'écran hémicylindrique. Lancez le paradigme standardisé de test oculomoteur et demandez au participant d'effectuer une deuxième calibration.Demander au participant de suivre un point unique à l'écran oscillant horizontalement, puis verticalement, avec une fréquence de 0,125 hertz afin de corréler les données brutes orthogonales non calibrées provenant du dispositif d'enregistrement des mouvements oculaires avec la position oculaire orthogonale réelle. Enfin, vérifier si l'étalonnage est acceptable, c'est-à-dire si le mouvement oculaire réel et les données brutes sont synchronisés spatialement et temporellement. Si tel est le cas, demander au participant de maintenir sa tête aussi immobile que possible.Pour la première partie de l'expérience, le test des matrices progressives colorées de Raven, ou CPM, affiche à l'écran une série de matrices de 22 degrés de longueur et de 15 degrés de hauteur comportant un espace vide découpé. Demandez au participant d'identifier la pièce manquante parmi celles proposées sous chaque matrice. Après avoir effectué un choix, demandez au sujet de fermer les yeux pendant au moins 250 millisecondes afin de déclencher l'affichage d'une trame verte encadrant chacune des six alternatives possibles de pièces manquantes pendant 1500 millisecondes.Demander au participant de désigner l'alternative qu'il pense être correcte en fermant les yeux pendant au moins 250 millisecondes tandis que son choix se trouve dans le cadre vert. Projeter le choix du participant séparément sur l'écran hémicylindrique, afin de le confirmer, puis lui indiquer de fermer à nouveau les yeux pendant au moins 250 millisecondes. Demander au participant de poursuivre l'entraînement en sélectionnant la pièce manquante dans les trois matrices suivantes.Répondez à toutes les questions que le participant pourrait avoir concernant le protocole. Ensuite, demandez au participant d'effectuer complètement la tâche CPM. Pour la deuxième partie de l'expérience, le test D2, demandez au participant de fixer le centre de l'écran.Demander aux participants d’observer chacune des 47 lettres, hautes de 11 degrés et larges de 2,5 degrés, l'une après l'autre au centre de l'écran, chaque stimulus durant 2000 millisecondes. Chaque fois que la lettre d munie de deux tirets est présentée, demander au participant de regarder le point laser rouge positionné au-dessus de la lettre jusqu’à l’apparition du stimulus suivant. Enfin, une fois l’entraînement terminé, demander au participant d’effectuer le test complet D2, composé de cinq blocs de 47 stimuli chacun.Dans un échantillon de patients atteints de sclérose latérale amyotrophique, ou ALS, on observe une bonne concordance entre la version avec suivi oculaire et la version standard du test CPM. En outre, des différences significatives au niveau des groupes ont été observées dans le test CPM et le test D2, ce qui indique que cette technique permet de distinguer de manière fiable les patients ALS plus ou moins gravement atteints sur le plan cognitif. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 25 minutes si elle est correctement effectuée.Pour les patients atteints de SLA dont le contrôle oculomoteur est insuffisant, d'autres méthodes, telles que l'interface cerveau-ordinateur, peuvent être utilisées afin d'évaluer leurs fonctions cognitives. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment réaliser des tests neuropsychologiques fondés sur les mouvements oculaires chez les patients atteints de SLA.

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