Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: 学ぶアイトラッキングを用いた筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の認知機能評価法。発話・筆記困難な患者でも眼球運動で神経心理学的検査が可能となり、認知障害の有無を客観的に判定できる革新的アプローチです。

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著者は、技術サポートのためのラルフ・キューネに感謝したいと思います。この作品は、ドイツ学術協会（DFG）とBundesministeriumエリーゼビルドゥングウントForschung（BMBF＃01GM1103A）によって賄われていました。これは、EU共同プログラム、神経変性疾患研究（JPND）プロジェクトです。プロジェクトがJPND- 例えば 、ドイツ、BundesministeriumエリーゼビルドゥングウントForschung（BMBF、FKZ）、スウェーデン、Vetenskaprådetスウェーデン、ポーランド、NarodoweセントラムBadań私Rozwoju（NCBR）の庇護の下、以下の機関によってサポートされています。

研究では、ウルム大学（文号19/12）の倫理委員会によって承認されたので、記載されているプロトコルは、そのガイドラインに従います。すべての参加者は、書面によるインフォームドコンセントを与えました。 1.刺激とテスト環境<ol><li>最小限に気晴らしを維持するには、暗いまたは非常に薄暗い静かな部屋で研究を行います。 </li><li>適切なアイトラッキングデバイスを使用してください。 注：眼球運動の研究を行うために利用可能な多種多様なデバイスがあります。本研究ではゴーグル、携帯型眼球運動記録装置を同期赤外線発光ダイオード（IR LEDが）、それぞれの眼18に対して1つの2つの統合されたカメラを用いて、両眼眼球位置を測定する、使用されました。 <ol><li>眼球運動検出が最適になるまで、最適なアイトラッキングを確実にするために、自由（3並進、3回転）の全6度でそれらを傾けることによって、手動でカメラを調整します。 注意：システムの測定値は、記録品質と参加者の応答挙動をモニターするために実験の画面上にリアルタイムで表示されます。システムの重要な特徴は、以下に記載されており、詳細な仕様を表1に示します。 </li></ol></li><li>眼球運動の制御の欠損を検出することができる標準化された眼球運動試験パラダイムを実現します。 注：これは、損なわれた眼球運動制御と参加者は（ 例えば、峡によって記載された方法ら 2015 11）ひどく実行したスムーズな追跡やサッカードのタスクのような一連のタスク、することができます。これらの参加者はさらなる試験から除外されなければなりません。 </li><li>被験者の頭部11の上方に取り付けられたプロジェクタを介して半円筒形のスクリーンに刺激を投影する適切なソフトウェアを用いて、本タスク。 D2-ために存在するさらに、赤色レーザスポット（：0.3°、位置10°垂直直径）がいることを確認してくださいテスト。 </li><li>その目スクリーンまでの距離が約150 cmでので、調節可能なあごの残りの部分と高架椅子に参加者を着席。 </li><li>使用は、実験の最初の部分のためのCPMのA及びB（各セットのための12の刺激）を設定します。行列から切り出した6°の広い5℃高い空白スペースに収まる可能性があります以下に示す6つの可能な代替案と22°ロング/ 15°、高マトリックス、としてこれらの刺激を表示します。 </li><li> 11°の高さと幅で画面の中央に別の後、標準的なD2-テスト15の6、およびそれらを1刺激を描く- D2-テストでは、2行目に対応する、47刺激で5つのブロックを使用2.5°の。各刺激が2000ミリ秒持続することを確認してください。 </li></ol> 2.実験の実行<ol><li>実験を開始する前に、研究は倫理基準に基づいていることを確認するために書面によるインフォームドコンセントフォームに記入し、参加者に依頼してください。 </li><li>一般的な指示を与えます彼/彼女は現在、覚醒、したがって、認知能力に影響を与える薬を服用されている場合はCNS-活性薬物のための実験と制御の目的や手順について、 すなわち、参加者に尋ねます。 </li><li>携帯電話やポケットベルなどの潜在的な妨害であるかもしれないすべてのデバイスの電源をオフにします。 </li><li>快適に最適な位置にある顎残りのシート参加。画面全体が表示されていることを確認し、実験全体の間に姿勢を維持するために、参加者に依頼してください。 </li><li>顎当てに頭を置いて、自分の頭の上にvideooculographyゴーグルを置く、参加者に依頼します。個々のヘッドサイズ/形状にそれらを調整します。 注：これにより、測定中の参加者のための快適さと滑り不要な最小限のリスクと可能な限り最良の妥協がなされなければなりません。 </li><li>両眼が実験者の画面上に表示されていることを確認してくださいここで、G内の二つの眼球運動記録カメラの画像oggles表示し、画面上の画像を中心にカメラを集中しています。 注：不適切な視力が乱れた信号につながることができ、これは最適な検出や瞳孔の追跡のために重要です。 </li><li>すべての回で眼球運動の連続記録を確実にするために、半円筒形スクリーンの各隅に見て、参加者に指示することによって、システムのキャリブレーションを開始します。信号が失われた場合には、問題を解決するために、目のそれぞれの瞳孔を追跡するカメラの角度を変更します。 </li><li>上記の標準化された眼球運動テストのパラダイムを起動し、これらが破損しているタスクのパフォーマンスの原因になりますように、実質的な視覚障害を持つすべての患者を除外します。 </li><li>眼球運動記録装置からの非較正し直交「生の」データをマッピングするために0.125ヘルツの周波数で（±15°）、垂直その後、（±20°）水平に振動させると、画面上の単一のスポットを追跡するために、参加者に指示し、ワットi番目のは、システムのキャリブレーションのための「真の」直交目の位置に尊重しています。 </li><li>キャリブレーションが許容可能である場合に「真」眼球運動と「生の」データは、空間的および時間的に同期している場合、すなわち 、確認してから、これは悪いデータ品質につながる可能性があるようにヘッドを移動しないように参加者に指示します。 注：videooculography装置の位置と被写体を再較正する必要がないように、実験の経過中に静止であると予想されます。 </li><li> CPMのためのトレーニングセッションの手順を説明します。 <ol><li>彼らは無限の時間を持っている半円筒形の画面上に表示され、今後の行列下記の欠けている部分を識別するために被験者に指示します。選択を行った後、被験者は1500ミリ秒ごとに、欠けている部分の可能な選択肢のすべてを概説緑色の枠を始めるには、少なくとも250ミリ秒のために彼らの目を閉じています。 </li><li>参加者が選択する必要があり彼らが考える代替は彼らの選択がenframedされている間、少なくとも250ミリ秒のために彼らの目を閉じて正しいです。 </li><li>半円筒形スクリーンで個別に選択を投影します。確認のため、参加者に依頼します。参加者が確認した場合、少なくとも250ミリ秒のために再び目を閉じるために、それらを指示します。 </li><li>次の刺激（欠けている部分の6代替案との行列が）自動的に（再び、ステップ2に記載されているソフトウェアによって提示される）表示され、これはCPM 14のセットABから取られたトレーニング刺激で4回行われることになりますことを、参加者に指示し。 </li></ol></li><li>手順について被験者が持つかもしれないあらゆる質問に答えます。そして、彼らはトレーニングセッション中に学んだように、マトリックスの欠けている部分を選択して、CPM（ 図1）を開始するために、参加者に指示します。 </li><li> D2-テストのためのトレーニングセッションの手順を説明します。 <ol><li> CENTEに彼らの視線を向けるために、参加者に指示画面のrと別々に47の刺激を観察（47 D&#39;sは標準D2-テストの1行目に対応します）。 </li><li>次の刺激が表示されるまで、2つのダッシュと「d」が提示されるたびに、刺激の上方に位置する赤色レーザースポットを見て、参加者に指示します。注：ターゲットへの刺激が提示されていない場合は視線は次の刺激が提示される画面の中央に集中する必要があります。 </li></ol></li><li>手順について被験者が持つかもしれないあらゆる質問に答えます。そして、トレーニングセッションに似て47の刺激、以下の5つのブロック進行およびD2-テストを開始し、参加者に指示します。 </li><li>品質管理のために、（視覚的に訓練を受けた実験者によって）慎重に被験者ごとに各セッションから得られたデータを検査します。データ品質が原因で技術的な問題、破損した眼球運動や誤解に、たとえば、破損しているかどうかを確認してください。 </li><li>彼らの参加のための科目を感謝し、すべての質問に答えます実験中。 </li></ol>

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著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

正常に話し、書くことができないALS患者の認知状態を評価するために困難な作業です。 videooculographyシステムの使用は有望なアプローチを提供します。ここに提示された技術は、ALS患者の介護者の負担と疾病管理20の文脈において中心的な役割を果たして認知障害を検出するのに信頼性があります。また、CPMおよびD2-テストの眼球運動のバージョンは、それぞれの標準紙鉛筆のバージョンで大幅に相関したが、さらなる支持は臨床状況で有用性を主張するために必要とされます。 研究者は、眼球運動の記録は十分なデータ品質を可能にするなどのノイズのないできるだけあることを確認する必要があります。研究者は、適切なサンプリングレートを有する眼球運動記録装置を選択するので、それは重要です。通常、サンプリングレートは、50ヘルツから1,000ヘルツの範囲です。一般的に、より微妙な動眼measuremeNTSは、タスクのために必要とされる、より高い時間分解能を使用する必要があります。より高いサンプリングレートは、通常、頭部の動きの大きな制限を必要とすることをもたらしする必要があります...

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、通常、3〜5年以内に死に至る致命的な神経変性疾患です。病理の過程で、進行性の呼吸器および延髄機能の損失だけでなく、運動能力1障害を持つ存在患者。これは、前頭側頭型認知症2といくつかの臨床病理学、および遺伝的特徴を共有し、うまくALS患者の約30％が認知障害3を示すことが記載されています。これらの赤字は、実行機能、言語の流暢と言語4のドメインで最も顕著であり、生存5、コンプライアンス6および介護者の負担7に影響を与えます。したがって、信頼性の神経心理学的評価は、この疾患における非常に重要です。 モータとスピーチ能力の前進障害は、しかし、病気8の後の段階で認知能力の徹底的な評価のための制限要因です。彼女の電子、眼球運動に基づいたアプローチは、基本的な眼球運動の制御は、患者9の大多数のためのALSの進行中に比較的長い時間のために無傷のままであるように、非常に有望であると思われます。アイトラッキングパラメータ自体は、ALS 10患者の認知状態についての情報を取得し、またALS 11の連続拡散パターンと相関するために使用されています。 ALSの文脈における認知テストを制御するための手段として、眼球運動はまた、以前の研究で検討されています。別のは、それが適切な認知能力に基づいて、健常対照者とALS患者とを区別すると認知より少なく損なわれた患者とを区別することが見出され、一方、ある研究では、トレイルづくりテスト12の眼球運動ベースのバージョンを使用して、健常対照におけるその有用性を成功裏に実証されています13。 ここで説明する研究は、ALでの認知障害を研究するために眼球運動ベースの方法論を使用しましたS患者、特に実行機能のドメインインチ2つのよく検証され、一般的に使用される神経心理学的テストは、眼球運動の制御に適応させた漆黒の色の漸進的マトリックス（CPM）14およびD2-テスト15。 CPMは、エグゼクティブや視空間能力だけでなく、流動性知能を測定するために使用される非言語的な楽器です。 D2-テストは、選択的かつ持続的注意と視覚処理速度のドメインに遂行機能障害を発見するために使用される非言語的なツールです。両方が広く、正常疾患16および健常対照17と比較して、ALS患者の神経心理学的状態の過程で潜在的な認知機能の低下を評価する以前の研究で使用されてきた臨床ツールを使用しています。 この作業の目的は、RELを使用しての動きと音声障害のALSは無関係で認知障害の成功の評価のための要件を示すことでしたCPMとD2-テストのiable、アイトラッキングベースのバージョン。重要なことは、ここで説明する方法は、重度の運動障害を持つ患者の他の集団を研究するために拡張される可能性があります。

<table><tbody><tr><td>EyeSeeCam</td><td>EyeSeeTec GmbH; 82256 F&uuml;rstenfeldbruck, ドイツ</td><td></td><td>眼鏡ビデオ撮影装置</td></tr></tbody></table>

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

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

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、上部および下部の運動ニューロンの病理学的関与を伴う神経変性疾患であり、その後、運動能力と言語能力の進行性の喪失につながります。さらに、認知機能は一部の患者で損なわれています。重度の身体障害を持つALS患者におけるこれらの潜在的な欠損を評価するために、アイトラッキングは認知テストを実施するための有望な手段です。本稿では、身体障害のある患者の間接的なコミュニケーション手段である眼球運動をどのように活用して、詳細な神経心理学的評価を可能にするかに焦点を当てています。ALS患者の十分な視線追跡のために満たさなければならない眼球運動パラメータに関する要件が提示されます。また、認知機能をうまく評価するために最も適した神経心理学的テストの種類やプレゼンテーションのスタイルなど、刺激の特性についても説明します。さらに、手続き上の要件に関する推奨事項も示しています。全体として、この方法論は、重度のALS患者など、話したり書いたりすることができない患者の認知障害を評価するための、信頼性が高く、管理が容易で迅速なアプローチを提供します。唯一の交絡因子は、ALS患者のサブセットにおける自発的な眼球運動制御の欠損である可能性があります。

ここで紹介する研究、 すなわちの目的のために、社内で開発されたソフトウェア、ALS患者のための神経心理学的評価をベース信頼性眼球運動の発展は正しいの割合を手動で計算を可能にする、別のファイルにCPMの被験者の選択を保存します回答。 D2-試験のため、垂直眼球運動の記録は、手動で関連する応答の検出のために+ 5°の閾値を使用して分析されます。記録は、各刺激提示に割り当てられ、正答率は、続いて計算することができます。データが使用さ神経心理学的タスクに応じて、眼球運動の目視検査に基づいて、または、完全にコンピュータのいずれか、分析することができるかの利用可能な多くの選択肢があります。 図2は 、眼球運動と標準バージョン（との間の良好な一致を示していますすなわち、R²= 0.712（ALS患者のサンプルに、CPMの）鉛筆でマークされる紙のバージョンを使用して標準的なプロトコルに従って適用;...

>jove_content<認知障害は、筋萎縮性側索硬化症、つまり言語能力と運動能力の進行性障害につながる神経学的状態を持つ患者の約3分の1によく見られます。話したり書いたりできない患者で認知テストを実施するために、信頼性が高く、管理しやすい視線追跡パラダイムが開発されました。

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

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。

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クリニックでの運転シミュレーション：視野欠損患者における日常生活活動における視覚探索行動のテスト

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眼球追跡を用いた非認知症パーキンソン病患者における眼球運動パラメータと認知機能の関係の特徴付け

臨床評価尺度は、高機能脳卒中患者の認知機能障害に対して十分に敏感です。デュアルタスクパラダイムは、認知機能障害の評価と認知トレーニングにおいて利点と可能性を提示します。ここでの研究では、高機能脳卒中患者の認知機能障害を特定するためのデュアルタスクストループパラダイムを提案しています。...

高機能脳卒中患者の認知障害を検出するためのデュアルタスクストループパラダイム

本研究では、脳波患者向けのブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)システムを導入し、脳波と眼電図の信号を組み合わせて上肢のロボットハンドを制御し、日常生活の活性化を図るシステムを紹介します。評価には、ベルリン脳卒中二手動試験(BeBiTS)を使用しました。...

脳卒中患者の日常生活向上のためのブレイン・コンピュータ・インターフェース制御上肢ロボットシステム

機能的MRI互換タブレットと視線追跡技術を用いて、標準的な紙ベースの認知検査中に視覚運動行動と脳活動を同時に記録するプロトコルで、これらの検査の利用改善を目指しています。予備結果は、若年で健康な成人がトレイルメイキングテストを行うことから提示されます。...

コンピュータ化されたタッチ感知タブレット、視線追跡、機能的磁気共鳴画像法を用いた認知検査の評価

このビデオでは、ターゲット·タスク/プロセスによって係認知制御ネットワークの機能的接続性の加齢変化を調べる方法を提示します。技術は、fMRIのデータの多変量解析に基づいている。...

寸法変化カードソート·パフォーマンスと認知制御ネットワーク関連の機能的結合の加齢の違いを調査するための方法

一般集団における知覚と感覚運動タイミングの能力（ すなわち、非ミュージシャン）の評価を可能に行動タスクが提示されている。指が聴覚刺激のビートに合わせてタップするとリズミカルな凹凸を検出する同期はリズム障害を暴くの手段を提供します。...

ビート難聴を暴く：同期指タッピングと知覚タイミングタスクを検出リズム障害

学ぶアイトラッキングを用いた筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の認知機能評価法。発話・筆記困難な患者でも眼球運動で神経心理学的検査が可能となり、認知障害の有無を客観的に判定できる革新的アプローチです。

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

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