筋萎縮性側索硬化症の患者で認知機能を評価するために、アイトラッキング制御

このアイトラッキング・パラダイムの全体的な目的は、眼球運動に基づく手法を用いて、発話や筆記が不可能な筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の認知機能を評価することです。この手法は、ALSのような重度の身体障害を持つ患者における潜在的な認知機能低下という、この分野における重要な問いへの答えを得るのに役立ちます。本手法の主な利点は、眼球運動を利用してALS患者に神経心理学的検査を実施できることであり、したがって、発話や筆記ができない患者に適しています。

この手法はALS患者向けに開発されましたが、発話や筆記は困難であるものの、眼球運動制御が維持されている他の患者サンプルにも適用可能です。本実験では、ゴーグル付きのポータブル眼球運動記録装置を使用してください。カメラを6自由度すべてで調整し、眼球運動検出を最適化します。

次に、眼球運動制御の欠損を検出するために、サッカード課題の一連のテストなど、標準化された眼球運動検査パラダイムを構築します。ソフトウェアを使用して、参加者が座る位置の上方に設置されたプロジェクターを介し、半円筒形スクリーンにこれらの課題を提示します。最後に、実験の第2部の準備として、眼球追跡ベースのD2テストに使用する赤色レーザースポットがスクリーン上に正しく表示されるかを確認します。

まず、参加者に携帯電話やポケベルなど、妨げとなる可能性のあるすべてのデバイスの電源を切るよう依頼します。著しい視覚障害のない参加者を検査室に案内します。コンピュータ画面から150センチメートルの位置にある調節可能なチンレストの前の、高さのある椅子に座らせます。

被験者にチンレストに顎を置くよう指示します。その後、ビデオ眼球記録ゴーグルを頭部に装着させます。頭部の形状とサイズに適切に合うよう、ゴーグルを調整してください。

実験者のスクリーン上に両眼が表示されていることを確認し、ゴーグル内のカメラのフォーカスを調整して、各眼の画像がスクリーンの中央に配置されるようにします。次に、被験者に半円筒形スクリーンの各隅を見るよう指示し、システムが常に眼球運動を継続的に記録しているかを確認します。標準的な眼球運動検査パラダイムを開始し、被験者に2回目のキャリブレーションを行わせます。

参加者に、画面上で水平方向、次いで垂直方向に0.125 hertzの周波数で振動する単一の点を追視させ、眼球運動記録装置から得られた非校正の直交化生データを、実際の直交化された眼球位置に基づいてマッピングします。最後に、実際の眼球運動と生データが空間的および時間的に同期しており、校正が許容範囲内であるかを確認します。問題がなければ、参加者に頭をできるだけ動かさないよう指示してください。

実験の第1部では、レイヴン彩色漸進行列（CPMテスト）を用い、空白部分のある高さ15度、幅22度の行列を画面上に一連に表示します。参加者に対し、各行列の下にある欠けているピースを特定するように指示してください。選択後、被験者に少なくとも250ミリ秒間目を閉じてもらい、その後、欠けているピースの6つの選択肢をそれぞれ1500ミリ秒ずつ緑色の枠で囲んで提示します。

参加者に、選択肢が緑色の枠内にある間に、少なくとも250ミリ秒間目を閉じることで、正しいと思われる選択肢を指定するように指示します。参加者の選択内容を半円筒形スクリーンに別途投影し、確認のため、再度少なくとも250ミリ秒間目を閉じるよう指示してください。その後、続く3つの行列で欠けている断片を選択させ、さらなるトレーニングを完了させます。

被験者が手順について質問した場合は、すべてに回答してください。その後、被験者にCPMタスクを最後まで完了してもらいます。実験の第2部であるD2テストでは、被験者に視線を画面の中央に向けるよう指示してください。

高さ11度、幅2.5度の47個の文字を、それぞれ画面中央に1つずつ、1刺激あたり2000ミリ秒間提示して観察するように指示します。2本のダッシュが付いた文字「d」が表示されるたびに、次の刺激が現れるまで、文字の上にある赤色のレーザースポットを見るよう参加者に指示してください。最後に、トレーニングが完了した後、47個の刺激で構成される5つのブロックからなるD2テスト全体に参加者に受検させてください。

筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者のサンプルにおいて、アイトラッキング方式と標準バージョンのCPMテストの間には良好な一致が見られました。さらに、CPMテストおよびD2テストにおいて有意なグループ間差が認められ、この手法が認知機能障害の程度の異なるALS患者を確実に区別できることが示されました。この手法に習熟し、適切に実施すれば、25分で完了させることが可能です。

眼球運動制御が不十分なALS患者に対しては、認知機能の評価を行うために、ブレイン・コンピューター・インターフェースなどの他の手法を利用することができます。このビデオを視聴することで、ALS患者を対象とした眼球運動に基づく神経心理学的検査の実施方法について、十分な理解を得ることができます。