Name: Eye-Tracking Control cognitieve functies bij patiënten beoordelen met Amyotrofische Lateraal Sclerose (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: Leer een oculomotorische eye-tracking methode om cognitieve functies te beoordelen bij ALS-patiënten die niet kunnen spreken of schrijven. Deze techniek maakt neuropsychologisch onderzoek mogelijk via oogbewegingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen Ralf Kühne bedanken voor technische ondersteuning. Dit werk werd gefinancierd door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) en het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF #01GM1103A). Dit is een EU Joint Programme-Neurodegenerative Disease Research (JPND) project. Het project wordt ondersteund door de volgende organisaties onder auspiciën van JPND-bijv., Duitsland, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, FKZ), Zweden, Vetenskapsrådet Sverige, Polen, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).

De studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van de Universiteit van Ulm (Verklaring nr. 19/12) en het beschreven protocol volgt daarom hun richtlijnen. Alle deelnemers gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming.
1. Stimuli en testomgeving
<ol>
	<li>Om afleiding tot een minimum te beperken, voer het onderzoek uit in een donkere of zeer zwak verlichte en stille ruimte.</li>
	<li>Gebruik een geschikt oogvolgapparaat. 
	OPMERKING: Er is een breed scala aan apparaten beschikbaar om oogbewegingsstudies uit te voeren. In het huidige onderzoek werd een draagbaar oogbewegingsopnameapparaat met een bril gebruikt, dat synchrone binoculaire oogposities meet met behulp van twee geïntegreerde camera's met een infraroodlichtemitterende diode (IR LED's), één voor elk oog18.
	<ol>
		<li>Om een optimale oogvolging te garanderen, pas de camera's handmatig aan door ze in alle 6 vrijheidsgraden (3 translationeel, 3 rotatie) te kantelen tot de detectie van oogbewegingen optimaal is. 
		OPMERKING: De metingen van het systeem worden in realtime weergegeven op het scherm van de onderzoeker om de opnamekwaliteit en het reactiegedrag van de deelnemers te controleren. De belangrijkste kenmerken van het systeem worden hieronder beschreven en gedetailleerde specificaties worden gegeven in Tabel 1.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Implementeer een gestandaardiseerd oculomotorisch testparadigma dat in staat is om tekortkomingen in de controle van oogbewegingen te detecteren. 
	OPMERKING: Dit kan een reeks taken zijn zoals gladde achtervolging of saccadetaken, waarbij deelnemers met een verminderde oogbewegingscontrole slecht presteren (bijv. de methoden beschreven door Gorges et al. 201511). Deze deelnemers moeten worden uitgesloten van verder testen.</li>
	<li>Presenteer taken met behulp van geschikte software die de stimuli projecteert op een hemi-cilindrische scherm via een projector gemonteerd boven het hoofd van de proefpersoon11. Zorg er bovendien voor dat een rode laservlek (diameter: 0,3°, positie: 10° verticaal) aanwezig is voor de D2-test.</li>
	<li>Laat de deelnemers plaatsnemen op een verhoogde stoel met een verstelbare kinsteun, zodat de afstand oog-scherm ongeveer 150 cm is.</li>
	<li>Gebruik set A en B van de CPM (12 stimuli voor elke set) voor het eerste deel van het experiment. Toon deze stimuli als 22° lange/15° hoge matrices met zes mogelijke alternatieven hieronder afgebeeld, die in een 6° brede en 5° hoge blanco ruimte kunnen passen die uit de matrix is gesneden.</li>
	<li>Voor de D2-test, gebruik de vijf blokken met 47 stimuli, overeenkomend met regel 2 - 6 van de standaard D2-test15, en toon ze een voor een in het midden van het scherm met een hoogte van 11° en een breedte van 2,5°. Zorg ervoor dat elke stimulus 2.000 msec duurt.</li>
</ol>
2. Het experiment uitvoeren
<ol>
	<li>Vraag de deelnemers vóór het begin van het experiment om een schriftelijke geïnformeerde toestemmingsformulier in te vullen om ervoor te zorgen dat het onderzoek in overeenstemming is met ethische normen.</li>
	<li>Geef algemene instructies over het doel en de procedure van het experiment en controleer op geneesmiddelen die het centraal zenuwstelsel activeren, d.w.z. vraag de deelnemer of hij/zij momenteel medicijnen gebruikt die de alertheid en daarom de cognitieve prestaties beïnvloeden.</li>
	<li>Schakel alle apparaten uit die een mogelijke storing kunnen veroorzaken, zoals mobiele telefoons of pagers.</li>
	<li>Laat de deelnemers comfortabel zitten met de kinsteun in de optimale positie. Zorg ervoor dat het hele scherm zichtbaar is en vraag de deelnemer om gedurende het hele experiment in dezelfde houding te blijven.</li>
	<li>Vraag de deelnemers om hun hoofd op de kinsteun te plaatsen en de videooculografiebril op hun hoofd te zetten. Pas ze aan op de individuele hoofdgrootte/vorm. 
	OPMERKING: Daarbij moet het best mogelijke compromis tussen comfort voor de deelnemer en minimaal risico op ongewenst verschuiven tijdens de meting worden gemaakt.</li>
	<li>Zorg ervoor dat beide ogen zichtbaar zijn op het scherm van de onderzoeker, waar de beelden van de twee oogbewegingsopnamecamera's in de bril worden weergegeven en focus vervolgens de camera's om de beelden op het scherm te centreren. 
	OPMERKING: Dit is belangrijk voor een optimale detectie en volgen van de pupil, omdat een onjuiste scherpte kan leiden tot een verstoord signaal.</li>
	<li>Om een continue opname van oogbewegingen te garanderen, start de kalibratie van het systeem door de deelnemer te instrueren om in elke hoek van het hemi-cilindrische scherm te kijken. Als het signaal verloren gaat, verander dan de hoek van de camera die de betreffende pupil van het oog volgt om het probleem op te lossen.</li>
	<li>Start het gestandaardiseerde oculomotorische testparadigma dat hierboven is beschreven en sluit alle patiënten met substantiële visuele beperkingen uit, omdat deze een vervormde taakuitvoering zullen veroorzaken.</li>
	<li>Instrueer de deelnemer om een enkele vlek op het scherm te volgen, oscillerend horizontaal (± 20°) en vervolgens verticaal (± 15°) met een frequentie van 0,125 Hz om de niet-gekalibreerd orthogonale 'raw' data van het oogbewegingsopnameapparaat met betrekking tot de 'ware' orthogonale oogpositie voor kalibratie van het systeem in kaart te brengen.</li>
	<li>Controleer of de kalibratie acceptabel is, d.w.z. of de 'ware' oogbeweging en de 'raw' data ruimtelijk en tijdelijk gesynchroniseerd zijn en instrueer de deelnemer om het hoofd niet te bewegen, omdat dit tot slechte gegevenskwaliteit kan leiden. 
	OPMER

<ol><li>Kiernan, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Amyotrophic lateral sclerosis.</a> Lancet. 377 (9769), 942-955 (2011).</li>
<li>Neumann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ubiquitinated+TDP-43+in+frontotemporal+lobar+degeneration+and+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis.</a> Science. 314 (5796), 130-133 (2006).</li>
<li>Beeldman, E., Raaphorst, J., Klein Twennaar,, de Visser, M., Schmand, B. A., de Haan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cognitive+profile+of+ALS%3A+a+systematic+review+and+meta-analysis+update%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">The cognitive profile of ALS: a systematic review and meta-analysis update.</a> J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. , (2015).</li>
<li>Phukan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+syndrome+of+cognitive+impairment+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%3A+a+population-based+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">The syndrome of cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: a population-based study.</a> J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 83 (1), 102-108 (2012).</li>
<li>Elamin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+dysfunction+is+a+negative+prognostic+indicator+in+patients+with+ALS+without+dementia%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Executive dysfunction is a negative prognostic indicator in patients with ALS without dementia.</a> Neurology. 76 (14), 1263-1269 (2011).</li>
<li>Martin, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychological+as+well+as+illness+factors+influence+acceptance+of+non-invasive+ventilation+%28NIV%29+and+gastrostomy+in+amyotrophic+lateral+sclerosis+%28ALS%29%3A+a+prospective+population+study%5BTitle%5D)+AND+%22Amyotroph.+Lateral.+Scler.+Frontotemporal.+Degener%22%5BJournal%5D)">Psychological as well as illness factors influence acceptance of non-invasive ventilation (NIV) and gastrostomy in amyotrophic lateral sclerosis (ALS): a prospective population study.</a> Amyotroph. Lateral. Scler. Frontotemporal. Degener. 15 (5-6), 376-387 (2014).</li>
<li>Chiò, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobehavioral+symptoms+in+ALS+are+negatively+related+to+caregivers%27+burden+and+quality+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Neurobehavioral symptoms in ALS are negatively related to caregivers' burden and quality of life.</a> Eur. J. Neurol. 17 (10), 1298-1303 (2010).</li>
<li>Lakerveld, J., Kotchoubey, B., Kübler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+function+in+patients+with+late+stage+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Cognitive function in patients with late stage amyotrophic lateral sclerosis.</a> J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 79 (1), 25-29 (2008).</li>
<li>Sharma, R., Hicks, S., Berna, C. M., Kennard, C., Talbot, K., Turner, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oculomotor+dysfunction+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%3A+a+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Oculomotor dysfunction in amyotrophic lateral sclerosis: a comprehensive review.</a> Arch. Neurol. 68 (7), 857-861 (2011).</li>
<li>Witiuk, K., Fernandez-Ruiz, J., McKee, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+Deterioration+and+Functional+Compensation+in+ALS+Measured+with+fMRI+Using+an+Inhibitory+Task%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cognitive Deterioration and Functional Compensation in ALS Measured with fMRI Using an Inhibitory Task.</a> J. Neurosci. 34 (43), 14260-14271 (2014).</li>
<li>Gorges, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+Movement+Deficits+Are+Consistent+with+a+Staging+Model+of+pTDP-43+Pathology+in+Amyotrophic+Lateral+Sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Eye Movement Deficits Are Consistent with a Staging Model of pTDP-43 Pathology in Amyotrophic Lateral Sclerosis.</a> PLoS One. 10 (11), 0142546(2015).</li>
<li>Hicks, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+eye-tracking+version+of+the+trail-making+test%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">An eye-tracking version of the trail-making test.</a> PLoS One. 8 (12), 84061(2013).</li>
<li>Keller, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye-tracking+controlled+cognitive+function+tests+in+patients+with+amyotrophic+lateral+sclerosis%3A+a+controlled+proof-of-principle+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Eye-tracking controlled cognitive function tests in patients with amyotrophic lateral sclerosis: a controlled proof-of-principle study.</a> J. Neurol. 262 (8), 1918-1926 (2015).</li>
<li>Raven, J. C., Court, J. H., Raven, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRaven%2C+JC+%22Manual+for+Raven%27s+progressive+matrices+and+vocabulary+scales.+Section+2%2C+the+coloured+progressive+matrices%22">Manual for Raven's progressive matrices and vocabulary scales. Section 2, the coloured progressive matrices</a>. , Oxford Psychologists Press. Oxford. (1998).</li>
<li>Brickenkamp, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrickenkamp%2C+R+%22Aufmerksamkeits-Belastungs-Test+%28Test+d2%29%2C+8th+edn%22">Aufmerksamkeits-Belastungs-Test (Test d2), 8th edn</a>. , Hogrefe, Göttingen. (1994).</li>
<li>Elamin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+changes+predict+functional+decline+in+ALS%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Cognitive changes predict functional decline in ALS.</a> Neurology. 80 (17), 1590-1597 (2013).</li>
<li>Ludolph, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontal+lobe+function+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%3A+a+neuropsychologic+and+positron+emission+tomography+study%5BTitle%5D)+AND+%22Acta.+Neurol.+Scand%22%5BJournal%5D)">Frontal lobe function in amyotrophic lateral sclerosis: a neuropsychologic and positron emission tomography study.</a> Acta. Neurol. Scand. 85 (2), 81-89 (1992).</li>
<li>Schneider, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye-SeeCam%3A+an+eye+movement-driven+head+camera+for+the+examination+of+natural+visual+exploration%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.+Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Eye-SeeCam: an eye movement-driven head camera for the examination of natural visual exploration.</a> Ann. N. Y. Acad. Sci. 1164, 461-467 (2009).</li>
<li>Lulé, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Edinburgh+Cognitive+and+Behavioural+Amyotrophic+Lateral+Sclerosis+Screen%3A+a+cross-sectional+comparison+of+established+screening+tools+in+a+German-Swiss+population%5BTitle%5D)+AND+%22Amyotroph.+Lateral.+Scler.+Frontotemporal.+Degener%22%5BJournal%5D)">The Edinburgh Cognitive and Behavioural Amyotrophic Lateral Sclerosis Screen: a cross-sectional comparison of established screening tools in a German-Swiss population.</a> Amyotroph. Lateral. Scler. Frontotemporal. Degener. 16 (1-2), 16-23 (2015).</li>
<li>Olney, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+executive+and+behavioral+dysfunction+in+the+course+of+ALS%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">The effects of executive and behavioral dysfunction in the course of ALS.</a> Neurology. 65 (11), 1774-1777 (2005).</li>
<li>Donaghy, C., Thurtell, M. J., Pioro, E. P., Gibson, J. M., Leigh, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+movements+in+amyotrophic+lateral+sclerosis+and+its+mimics%3A+a+review+with+illustrative+cases%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Eye movements in amyotrophic lateral sclerosis and its mimics: a review with illustrative cases.</a> J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 82 (1), 110-116 (2011).</li>
<li>Mizutani, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+ophthalmoplegia+in+amyotrophic+lateral+sclerosis+during+long-term+use+of+respirators%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Development of ophthalmoplegia in amyotrophic lateral sclerosis during long-term use of respirators.</a> J. Neurol. Sci. 99 (2-3), 311-319 (1990).</li>
<li>Khin Khin, E., Minor, D., Holloway, A., Pelleg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decisional+Capacity+in+Amyotrophic+Lateral+Sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Acad.+Psychiatry+Law%22%5BJournal%5D)">Decisional Capacity in Amyotrophic Lateral Sclerosis.</a> J. Am. Acad. Psychiatry Law. 43 (2), 210-217 (2015).</li>
<li>Kübler, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patients+with+ALS+can+use+sensorimotor+rhythms+to+operate+a+brain-computer+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Patients with ALS can use sensorimotor rhythms to operate a brain-computer interface.</a> Neurology. 64 (10), 1775-1777 (2005).</li>
<li>Connolly, S., Galvin, M., Hardiman, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((End-of-life+management+in+patients+with+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">End-of-life management in patients with amyotrophic lateral sclerosis.</a> Lancet Neurol. 14 (4), 435-442 (2015).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.

Het is een uitdagende taak om met succes de cognitieve status van patiënten met ALS te beoordelen die niet kunnen spreken en schrijven. Het gebruik van videooculografiesystemen biedt een veelbelovende aanpak. De hierbij gepresenteerde techniek is betrouwbaar in het detecteren van cognitieve deficiënties, die een cruciale rol spelen in de context van zorglast en ziektebeheer20 bij ALS-patiënten. Ook correleren de oculomotorische versies van de CPM en de D2-test significant met hun respectieve standaardpapier-po...

Amyotrofe laterale sclerose (ALS) is een fatale neurodegeneratieve aandoening die gewoonlijk leidt tot de dood binnen 3 tot 5 jaar. Tijdens de pathologie, patiënten vertonen progressieve verlies van respiratoire en bulbaire functioneren en stoornissen in verplaatsingsmogelijkheden 1. Het deelt sommige klinische, pathologische en genetische kenmerken met frontotemporale dementie 2 en het is goed gedocumenteerd dat ongeveer 30% van de ALS-patiënten vertonen cognitieve tekorten 3. Deze tekorten zijn het meest prominent in de domeinen van de uitvoerende functie, verbale vloeiendheid en taal 4 en hebben een invloed op de overleving 5, compliance 6 en verzorger last 7. Zo betrouwbaar neuropsychologisch onderzoek is cruciaal in deze ziekte. Voortschrijdende stoornissen in motorische en spraak vermogens zijn echter een beperkende factor voor een grondige evaluatie van cognitieve vaardigheden in latere stadia van de ziekte 8. Haare, oculomotorische benaderingen lijken veelbelovend te zijn als basis oogbeweging intact een relatief lange tijd in de loop van ALS voor de meeste patiënten 9 blijft. Eye-tracking parameters zelf zijn gebruikt om informatie te verkrijgen over het cognitief functioneren van patiënten met ALS 10 en ook correleren met de sequentiële strooibeeld van ALS 11. oogbeweging als middel om cognitieve tests besturen in het kader van ALS is ook onderzocht in eerdere werken. Een studie heeft met succes de bruikbaarheid aangetoond bij gezonde controles met behulp van een oculomotor gebaseerde versie van de Trail-Making Test 12, terwijl een ander vond het geschikt is om onderscheid te maken tussen gezonde controles en ALS patiënten op basis van cognitieve prestaties en onderscheid te maken tussen cognitief meer en minder gestoorde patiënten 13. De hier beschreven onderzoek gebruik gemaakt van een oculomotor gebaseerde methodologie om de cognitieve stoornissen in AL bestuderenS patiënten, in het bijzonder op het gebied van executief functioneren. Twee goed gevalideerd en algemeen gebruikte neuropsychologische tests werden aangepast aan oogbeweging controle: de Raven&#39;s gekleurde progressive matrices (CPM) 14 en de D2-toets 15. De CPM is een non-verbale instrument gebruikt om de uitvoerende en de visueel-ruimtelijke vaardigheden en vloeibare intelligentie te meten. De D2-test is ook een non-verbale instrument dat wordt gebruikt om de uitvoerende disfunctie in de domeinen van selectieve en volgehouden aandacht en visuele verwerkingssnelheid bloot te leggen. Beide worden op grote schaal gebruikt klinische instrumenten die met succes zijn toegepast bij eerdere studies beoordeling van potentiële cognitieve achteruitgang in de loop van de ziekte 16 en neuropsychologische status van ALS patiënten vergeleken met gezonde controles 17. Het doel van dit werk was om de eisen voor een succesvolle evaluatie van cognitieve stoornissen in ALS onafhankelijk van de beweging en spraak een handicap met behulp van een rel te toneniable, eye-tracking-based versie van de CPM en de D2-toets. Belangrijk is dat de hier beschreven werkwijze heeft het potentieel om te worden uitgebreid naar andere populaties van patiënten met ernstige motorische stoornissen bestuderen.

<table><tbody><tr><td>EyeSeeCam</td><td>EyeSeeTec GmbH; 82256 F&uuml;rstenfeldbruck, Duitsland</td><td></td><td>Videooculografie apparaat</td></tr></tbody></table>

eye-tracking control cognitieve functies bij patiënten beoordelen met amyotrofische lateraal sclerose

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

Amyotrofische laterale sclerose (ALS) is een neurodegeneratieve aandoening met pathologische betrokkenheid van bovenste en onderste motoneuronen, wat vervolgens leidt tot progressieve verlies van motorische en spraakvermogens. Bovendien zijn cognitieve functies aangetast bij een deel van de patiënten. Om deze mogelijke tekorten te evalueren bij ernstig fysiek gehandicapte ALS-patiënten, is eye-tracking een veelbelovende manier om cognitieve tests uit te voeren. Het huidige artikel richt zich op hoe oogbewegingen, een indirecte communicatiemiddel voor fysiek gehandicapte patiënten, kunnen worden gebruikt om een gedetailleerd neuropsychologisch onderzoek mogelijk te maken. De vereisten, in termen van oculomotorische parameters die moeten worden voldaan voor voldoende eye-tracking bij ALS-patiënten, worden gepresenteerd. De eigenschappen van stimuli, inclusief het type neuropsychologische tests en de stijl van presentatie, die het meest geschikt zijn om cognitieve functies succesvol te beoordelen, worden ook beschreven. Verder worden aanbevelingen met betrekking tot procedurele vereisten gegeven. Over het algemeen biedt deze methodologie een betrouwbare, eenvoudig te toedienen en snelle benadering voor het beoordelen van cognitieve tekorten bij patiënten die niet kunnen spreken of schrijven, zoals patiënten met ernstige ALS. De enige storende factor zou kunnen zijn tekorten in vrijwillige oogbewegingscontrole bij een deel van de ALS-patiënten.

Voor de doeleinden van het hier gepresenteerde onderzoek, i.e., de ontwikkeling van een betrouwbare op oculomotoriek gebaseerde neuropsychologische beoordeling voor ALS-patiënten, slaat intern ontwikkelde software de keuzes van de proefpersoon in de CPM op in een apart bestand, wat handmatige berekening van het percentage juiste antwoorden mogelijk maakt. Voor de D2-test worden de verticale oogbewegingen handmatig geanalyseerd met een drempelwaarde van + 5° voor de detectie van e...

Cognitieve tekorten komen vaak voor bij ongeveer een derde van de patiënten met amyotrofische laterale sclerose, een neurologische aandoening die leidt tot progressieve beperkingen in spraak- en bewegingsvermogen. Om cognitieve tests uit te voeren bij patiënten die niet kunnen spreken of schrijven, werd een betrouwbaar en eenvoudig te beheersen oogvolgparadigma ontwikkeld.

Eye-Tracking Control cognitieve functies bij patiënten beoordelen met Amyotrofische Lateraal Sclerose

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

Het algemene doel van dit eye-tracking paradigma is om een oculomotorische techniek te gebruiken om cognitieve functies te beoordelen bij patiënten met amyotrofische laterale sclerose of ALS die niet in staat zijn om te spreken en te schrijven. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van potentiële cognitieve tekorten bij patiënten met ernstige fysieke beperkingen, zoals ALS. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat oogbewegingen worden gebruikt om neuropsychologisch onderzoek uit te voeren bij ALS-patiënten, en daarom is deze methode geschikt voor patiënten die niet kunnen spreken of schrijven.Hoewel deze methode is ontwikkeld voor patiënten met ALS, kan deze ook worden toegepast op andere patiëntensamples van personen die niet kunnen spreken of schrijven, maar wel over een intacte oculomotorische controle beschikken. Gebruik voor dit experiment een draagbaar apparaat voor het registreren van oogbewegingen met een bril. Optimaliseer de detectie van oogbewegingen door de camera's in alle zes vrijheidsgraden af te stellen.Stel vervolgens een gestandaardiseerd oculomotorisch testparadigma op, zoals een reeks saccadische taken, om tekortkomingen in de controle van de oogbewegingen vast te stellen. Gebruik software om deze taken via een projector, die boven de zitplaats van de deelnemer is gemonteerd, op een hemicylindrisch scherm te presenteren. Controleer tot slot, ter voorbereiding op het tweede deel van het experiment, of een rode laserspot, die zal worden gebruikt voor de op eye-tracking gebaseerde versie van de D2-test, correct op het scherm verschijnt.Begin met de deelnemer te vragen alle potentieel storende apparaten, zoals mobiele telefoons of pagers, uit te schakelen. Leid een deelnemer zonder substantiële visuele beperkingen naar de testruimte. Plaats hen op een verhoogde stoel voor een verstelbare kinsteun die zich op 150 centimeter van het computerscherm bevindt.Vraag de deelnemer om hun hoofd op de kinsteun te plaatsen. Plaats vervolgens de video-oculografiebril op hun hoofd. Pas de bril aan zodat deze goed aansluit op de vorm en grootte van het hoofd.Zorg ervoor dat beide ogen zichtbaar zijn op het scherm van de experimentator en stel de camera's in de bril zo in dat de beelden van elk oog gecentreerd op het scherm staan. Controleer vervolgens of het systeem de oogbewegingen continu registreert door de deelnemer opdracht te geven naar elke hoek van het hemicilindrische scherm te kijken. Start het gestandaardiseerde oculomotore testparadigma en laat de deelnemer een tweede kalibratie uitvoeren.Vraag de deelnemer om een enkel punt op het scherm te volgen dat horizontaal en vervolgens verticaal oscilleert met een frequentie van 0,125 hertz, om de niet-gekalibreerde orthogonaliseerde ruwe gegevens van het oogbewegingsregistratieapparaat in kaart te brengen ten opzichte van de werkelijke orthogonaliseerde oogpositie. Controleer tot slot of de kalibratie acceptabel is, wat betekent dat de werkelijke oogbeweging en de ruwe gegevens ruimtelijk en temporeel gesynchroniseerd zijn. Indien dit het geval is, instrueer de deelnemer dan om het hoofd zo stil mogelijk te houden.Voor het eerste deel van het experiment worden de Raven's colored progressive matrices, of de CPM-test, weergegeven als een reeks matrices op het scherm van 22 graden breed en 15 graden hoog, met een uitgesneden witruimte. Instrueer de deelnemer om het ontbrekende stuk onder elke matrix te identificeren. Laat de proefpersoon na het maken van een keuze de ogen gedurende ten minste 250 milliseconden sluiten om een groen kader te activeren dat de zes mogelijke alternatieven voor de ontbrekende stukken gedurende elk 1500 milliseconden omlijnt.Vraag de deelnemer om het alternatief dat zij correct achten aan te wijzen door hun ogen gedurende ten minste 250 milliseconden te sluiten terwijl hun keuze zich binnen het groene kader bevindt. Projecteer de keuze van de deelnemer afzonderlijk op het hemicylindrische scherm; om dit te bevestigen, instrueer hen om hun ogen opnieuw gedurende ten minste 250 milliseconden te sluiten. Laat de deelnemer de verdere training voltooien door het ontbrekende deel in de volgende drie matrices te selecteren.Beantwoord eventuele vragen die de deelnemer kan hebben over de procedure. Laat de deelnemer vervolgens de volledige CPM-taak voltooien. Vraag de deelnemer voor het tweede deel van het experiment, de D2-test, om hun blik op het midden van het scherm te richten.Instrueer hen om elk van de 47 letters met een hoogte van 11 graden en een breedte van 2,5 graden na elkaar in het midden van het scherm te observeren, waarbij elke stimulus 2000 milliseconden duurt. Telkens wanneer de letter d met twee streepjes wordt gepresenteerd, moet de deelnemer worden geïnstrueerd om naar de rode laserspot boven de letter te kijken totdat de volgende stimulus verschijnt. Laat de deelnemer tenslotte, nadat de training is voltooid, de volledige D2-test afleggen, die bestaat uit vijf blokken van elk 47 stimuli.Bij een steekproef van patiënten met amyotrofische laterale sclerose, of ALS, was er een goede congruentie tussen de eye-trackingversie en de standaardversie van de CPM-test. Bovendien zijn er significante groepsverschillen in de CPM-test en de D2-test, wat aantoont dat deze techniek betrouwbaar onderscheid maakt tussen ALS-patiënten met meer of minder cognitieve beperkingen. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in 25 minuten worden voltooid indien deze correct wordt uitgevoerd.Voor ALS-patiënten met onvoldoende oculomotorische controle kunnen andere methoden, zoals de hersen-computerinterface, worden ingezet om hun cognitieve functioneren te beoordelen. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u neuropsychologisch onderzoek op basis van oogbewegingen uitvoert bij ALS-patiënten.

eye-tracking-control-to-assess-cognitive-functions-patients-with

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Met visuele tekorten na beroerte rapport over verschillende beperkingen in het dagelijks leven waarschijnlijk door variabele compensatiestrategieën, die moeilijk te onderscheiden in klinische routine. We presenteren een klinische set-up die het mogelijk maakt het meten van verschillende compenserende hoofd-en oogbewegingen-strategieën en de evaluatie van de effecten op de rijvaardigheid.

Rijden Simulatie in de kliniek: Het testen van Visual exploratief gedrag in het dagelijks leven activiteiten bij patiënten met Gezichtsvelddefecten

In dit artikel wordt een nieuwe, goedkope mens-machine interface voor een interactief balansrevalidatiesysteem na een beroerte gepresenteerd. Het systeem integreert off-the-shelf goedkope sensoren voor een door de wil gedreven elektrotherapieparadigma. De proof-of-concept software-interface wordt gedemonstreerd aan gezonde vrijwilligers.

Een mens-machine-interface van Integratie Low-cost sensoren met een neuromusculaire elektrische stimulatie systeem voor Post-stroke Balance Rehabilitation

Cerebrale schade kan schade aan zowel somatische als oogbeschadigingen en/of motor systemen. Karakterisering van motorische controle na verwonding biedt biomarkers die bij de opsporing van de ziekte helpen, monitoring en prognose. We bekijken een methode voor het meten van de controle van de verplaatsingen van de oog-hand in gezondheid en pathologische incoördinatie, met blik-en-bereiken paradigma's te beoordelen van de coördinatie tussen oog en hand.

Efficiënt opname de oog-Hand coördinatie tot incoördinatie Spectrum

We beschrijven een methode voor het uitvoeren van single-neuron opnames met gelijktijdige oogtracering bij de mens. We demonstreren het nut van deze methode en illustreren hoe we deze aanpak gebruikt voor het verkrijgen van neuronen in de menselijke mediale temporele kwal die doelen van een visuele zoekopdracht coderen.

Gelijktijdige Oogtracering en single-neuron opnames bij humane epilepsiepatiënten

Hier presenteren we een protocol om de relatie tussen de parameters van de oogbeweging en cognitieve functies bij niet-gedefragmenteerde patiënten met de ziekte van Parkinson te bestuderen. Het experiment gebruikt een oogtracker om de saccadische amplitude en fixatie duur te meten in een visuele zoekopdracht. De correlatie met prestaties in cognitieve taken met meerdere domeinen werd vervolgens gemeten.

Karakteriseren van de relatie tussen de parameters van de oogbeweging en cognitieve functies bij niet-gedefragmenteerde patiënten met de ziekte van Parkinson met Oogtracering

Klinische beoordelingsschalen zijn niet gevoelig genoeg voor cognitieve disfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. Het dual-task paradigma biedt voordelen en potentieel bij de beoordeling en cognitieve training van cognitieve disfunctie. De studie hier stelt een dual-task Stroop-paradigma voor om cognitieve disfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren.

Dual-Task Stroop Paradigma voor het detecteren van cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten

Deze studie introduceert een hersen-computerinterface (BCI) -systeem voor patiënten met een beroerte, dat elektro-encefalografie en elektro-oculografiesignalen combineert om een robothand van de bovenste ledematen te besturen, waardoor de dagelijkse activiteiten worden verbeterd. Bij de evaluatie werd gebruik gemaakt van de Berlin Bimanual Test for Stroke (BeBiTS).

Hersen-computerinterface-gestuurd robotsysteem voor de bovenste ledematen voor het verbeteren van dagelijkse activiteiten bij patiënten met een beroerte

Een protocol voor gelijktijdige registratie van visuomotorisch gedrag en hersenactiviteit tijdens standaard papieren cognitieve tests met behulp van een MRI-compatibele tablet en oogvolgtechnologie naast functionele MRI, met als doel het gebruik van dergelijke tests te verbeteren. Voorlopige resultaten worden gepresenteerd van een jonge, gezonde volwassene die een Trail-Making-test uitvoert.

Evaluatie van cognitietests met behulp van een gecomputeriseerde aanraakgevoelige tablet, oogtracking en functionele magnetische resonantiebeeldvorming

Deze video presenteert een methode voor de behandeling van leeftijdsgebonden veranderingen in functionele connectiviteit van cognitieve controle netwerken die zich bezighouden met gerichte taken / processen. De techniek is gebaseerd op multivariate analyse van fMRI data.

Een methode voor het onderzoeken van leeftijdsgebonden veranderingen in de functionele connectiviteit van cognitieve controle Networks Associated met Dimensional Change Card Sort Prestatie

Behavioral taken die het mogelijk maken voor de beoordeling van perceptuele en sensomotorische timing vaardigheden in de algemene bevolking (dat wil zeggen, niet-musici) worden gepresenteerd. Synchronisatie van de vinger te tikken op het ritme van een auditieve stimuli en het opsporen van ritmische onregelmatigheden biedt een middel om het blootleggen van ritmestoornissen.

Het blootleggen van Beat Doofheid: Het opsporen ritmestoornissen met gesynchroniseerde Finger tikken en Perceptuele Timing Taken

Leer een oculomotorische eye-tracking methode om cognitieve functies te beoordelen bij ALS-patiënten die niet kunnen spreken of schrijven. Deze techniek maakt neuropsychologisch onderzoek mogelijk via oogbewegingen.

Eye-Tracking Control cognitieve functies bij patiënten beoordelen met Amyotrofische Lateraal Sclerose

Meer video's verkennen