Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Poprawione i kompatybilne z neuroobrazowaniem wersje ekranu Dual Task

3.1K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/61678

⸱

5 października 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Molecular Cellular and Integrative Neuroscience Program, Colorado State University, 2Dept. of Occupational Therapy, Colorado State University, 3Dept. of Health and Exercise Science, Colorado State University

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Opracowaliśmy oryginalny Dual Task Screen (DTS) jako przenośny, tani środek, który może oceniać sportowców z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu wywołanym przez sport. Zaktualizowaliśmy oryginalny DTS do przyszłego użytku klinicznego i opracowaliśmy kompatybilną z neuroobrazowaniem wersję DTS do pomiaru neuronalnych podstaw wydajności pojedynczego i podwójnego zadania.

Streszczenie

Paradygmaty podwójnego zadania jednocześnie oceniają zdolności motoryczne i poznawcze oraz mogą wykrywać subtelne, szczątkowe upośledzenia u sportowców z niedawnym łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu (mTBI). Jednak wcześniejsze paradygmaty podwójnego zadania koncentrowały się wyłącznie na umiejętnościach kończyn dolnych i opierały się na nieporęcznym, drogim sprzęcie laboratoryjnym - ograniczając w ten sposób ich praktyczność w codziennej ocenie mTBI. Następnie opracowaliśmy Dual Task Screen (DTS), którego administrowanie i ocenianie zajmuje <10 minut, wykorzystuje tani sprzęt przenośny i obejmuje podzadania dotyczące kończyn dolnych (LE) i kończyn górnych (UE). Cel tego manuskryptu był dwojaki. Po pierwsze, opisujemy protokół administracyjny dla zmienionego DTS, który został zmieniony w celu rozwiązania problemów z ograniczeniami oryginalnego DTS. W szczególności zmiany obejmowały dodanie inteligentnych urządzeń w celu uzyskania bardziej szczegółowych danych dotyczących chodu oraz włączenie pojedynczych warunków poznawczych w celu przetestowania zakłóconej wydajności poznawczej w warunkach podwójnego zadania. Co ważne, zmieniony DTS jest miarą przeznaczoną do przyszłego użytku klinicznego, a my przedstawiamy reprezentatywne wyniki trzech sportowców płci męskiej, aby zilustrować rodzaj danych klinicznych, które można uzyskać z tego pomiaru. Co ważne, musimy jeszcze ocenić czułość i swoistość zmienionego DTS u sportowców z mTBI, co jest kolejną inicjatywą badawczą. Drugim celem tego manuskryptu jest opisanie wersji DTS zgodnej z neuroobrazowaniem. Opracowaliśmy tę wersję, abyśmy mogli ocenić neuronalne podstawy wykonywania pojedynczych i podwójnych zadań, aby lepiej zrozumieć empirycznie deficyty behawioralne związane z mTBI. W związku z tym manuskrypt ten opisuje również kroki, które podjęliśmy, aby umożliwić jednoczesny pomiar funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (fNIRS) podczas DTS, wraz z tym, w jaki sposób pozyskaliśmy i zakończyliśmy przetwarzanie danych fNIRS pierwszego poziomu.

Wprowadzenie

Każdego roku 42 miliony ludzi na całym świecie doznaje łagodnych urazów mózgu (mTBI)1. Chociaż kiedyś uważano je za łagodne, nowe badania wskazują, że mTBI, szczególnie powtarzające się mTBI, mogą wywoływać trwałe negatywne konsekwencje, takie jak zaburzenia fizyczne, poznawcze i zaburzenia snu2,3,4. W związku z tym badacze i klinicyści poszukują ulepszonych ocen i metod leczenia, aby zrozumieć i rozwiązać problem mTBI.

Do tej pory, najlepsza praktyka oceny mTBI obejmuje zgłaszane przez siebie objawy i obiektywny pomiar funkcji neurokognitywnych i motorycznych5. Jednak niektóre osoby, takie jak sportowcy wyczynowi na poziomie uniwersyteckim, są znane z zaniżania liczby objawów związanych z mTBI6, co ogranicza użyteczność raportów o objawach. Obiektywne pomiary funkcji neurokognitywnych i motorycznych mają również ograniczenia, w tym niską wiarygodność testu i ponownego testu, poleganie na testach podstawowych lub niewystarczającą trudność dla sportowców osiągających wysokie wyniki7,8,9. Jednak paradygmaty podwójnego zadania - które jednocześnie oceniają zdolności motoryczne i poznawcze - mogą wykrywać subtelne, szczątkowe upośledzenia i mogą być szczególnie przydatne do oceny sportowców osiągających wysokie wyniki10,11,12,13,14.

Wcześniejsze badania wykorzystujące paradygmaty podwójnego zadania często wykorzystywały nieporęczny, drogi sprzęt laboratoryjny, taki jak systemy przechwytywania ruchu14, do oceny sportowców osiągających wysokie wyniki. Chociaż systemy te mogą dokładnie mierzyć subtelne upośledzenia motoryczne, są niepraktyczne do stosowania w codziennej ocenie mTBI ze względu na wysokie koszty sprzętu, ograniczoną przenośność i długi czas podawania (tj. ≥ 45 minut na osobę). Co więcej, wiele wcześniejszych badań paradygmatu podwójnego zadania koncentrowało się wyłącznie na umiejętnościach dolnej części ciała lub kończyn dolnych, takich jak równowaga lub chód11,12,13,14. Prawdopodobnie funkcja kończyn górnych i koordynacja ręka-oko są również ważne dla sportowców osiągających wysokie wyniki w wielu dyscyplinach sportowych. W związku z tym opracowaliśmy Dual Task Screen (DTS), który jest krótkim pomiarem przeznaczonym do przeprowadzenia i oceny w ciągu <10 minut za pomocą przenośnych, tanich instrumentów. Ten oryginalny DTS zawierał podzadanie kończyny dolnej (LE) i kończyny górnej (UE), które oceniało prędkość chodu (przy użyciu stopera) i koordynację ręka-oko w warunkach pojedynczego silnika i podwójnego zadania15.

W pierwszym studium wykonalności, 32 zdrowe, nastoletnie uczestniczki ukończyły oryginalny DTS. Badanie to miało na celu ustalenie, że DTS może powodować koszty silnika dwuzadaniowego, na co wskazuje zmniejszona wydajność silnika w warunkach dwuzadaniowych w porównaniu z pojedynczym silnikiem. Staraliśmy się również ustalić, że DTS może być podawany i oceniany w czasie krótszym niż 10 minut. Odkryliśmy, że wszyscy uczestnicy mieli gorszą wydajność motoryczną dwuzadaniową w co najmniej jednym podzadaniu. Dodatkowo byliśmy w stanie zaaplikować DTS w średnio 5,63 minuty i ocenić test w 2-3 minuty15.

Chociaż pierwsze studium wykonalności zakończyło się sukcesem, ujawniono kilka ograniczeń. Przede wszystkim prędkość chodu została zmierzona za pomocą stoperów, które są podatne na naturalne błędy ludzkie. Dlatego w poprawionym DTS zastosowaliśmy inteligentne urządzenia z wbudowanymi akcelerometrami (Tabela Materiałów) na każdej kostce. Ten dodatek pozwolił utrzymać użycie przenośnych, tanich instrumentów, jednocześnie zapewniając wyrafinowane pomiary prędkości chodu, całkowitej liczby kroków, średniej długości kroku, średniego czasu trwania kroku i zmienności czasu trwania kroku. Kolejnym ograniczeniem pierwotnego DTS był brak pojedynczych warunków poznawczych, co uniemożliwiało ocenę kosztów poznawczych podwójnego zadania. Koszty poznawcze podwójnego zadania są definiowane jako gorsza wydajność poznawcza podczas podwójnego zadania w porównaniu z pojedynczym warunkiem poznawczym. Następnie, zarówno dla podzadań LE, jak i UE, dodaliśmy pojedynczy warunek poznawczy (opisany w Protokole).

Oprócz opracowania miary do przyszłego użytku klinicznego, jednym z długoterminowych celów zespołu jest ocena neuronalnych podstaw wykonywania pojedynczych i podwójnych zadań u zdrowych sportowców i porównanie tych wyników ze sportowcami z mTBI wywołanym przez sport. W ten sposób stworzyliśmy wersję DTS kompatybilną z neuroobrazowaniem. Staramy się ustalić, czy DTS może być z powodzeniem zmodyfikowany do użytku z jednoczesnym pomiarem funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (fNIRS) i używamy mobilnego urządzenia fNIRS specjalnie zaprojektowanego do dostosowania się do ruchu motorycznego poprzez zmniejszenie wpływu artefaktów ruchu. Co więcej, według naszej wiedzy urządzenie to ma największe pokrycie głowy spośród urządzeń mobilnych, które są obecnie dostępne do celów badawczych (Tabela materiałów).

Podsumowując, protokół badania jest zaprojektowany tak, aby wykonywać następujące czynności:

  1. Opisz protokół podawania dla zmienionego Dual Task Screen (DTS), który jest środkiem, który przeprojektowaliśmy, aby rozwiązać problemy z ograniczeniami oryginalnego DTS15 i środkiem przeznaczonym do przyszłego użytku klinicznego.
  2. Opisz protokół badawczy dla kompatybilnego z neuroobrazowaniem ekranu podwójnego zadania (DTS), który zaprojektowaliśmy w celu oceny neuronalnych podstaw wydajności pojedynczego i podwójnego zadania.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Wszystkie procedury badawcze zostały zatwierdzone przez Institutional Review Board (IRB) na Uniwersytecie Stanowym Kolorado, a wszyscy dorośli uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed zakończeniem jakichkolwiek procedur badawczych. Pisemna świadoma zgoda została udzielona przez rodziców uczestników poniżej 18 roku życia, a niepełnoletni uczestnicy również wyrazili pisemną zgodę przed zakończeniem jakichkolwiek procedur badania.

1. Poprawiony ekran podwójnych zadań (DTS)

  1. Podzadanie Kończyna dolna (LE)
    1. Uruchom stan pojedynczego silnika.
      1. Umieść trzy klocki do jogi w pozycji poziomej dokładnie w odległości 4,5 m od siebie wzdłuż 18-metrowego chodnika.
      2. Mocno przymocuj inteligentne urządzenia do każdej kostki, aby wykrywać uderzenia piętą i uzyskiwać charakterystykę chodu.
      3. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      4. Poinstruuj uczestników, aby chodzili tak szybko, jak to możliwe, pokonując przeszkody. Rozpocznij zbieranie danych na smartfonach i ostro dotknij urządzeń jednocześnie, aby następnie wyrównać czasowo dwa oddzielne strumienie danych z lewej i prawej nogi.
      5. Zmierz czas do zakończenia za pomocą ręcznego stopera.
      6. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
    2. Rozpocznij pojedynczy warunek poznawczy.
      1. Poinformuj uczestnika o czasie przydzielonym mu na ten stan, używając czasu do ukończenia z jego/jej pojedynczego stanu motorycznego (zaokrąglając w górę do pełnej sekundy).
      2. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      3. Poinstruuj uczestników, aby podali jak najwięcej słów zaczynających się na określoną literę (A lub F).
        UWAGA: Litery są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Liczby są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania.
      4. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
    3. Uruchom warunek podwójnego zadania.
      1. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      2. Poinstruuj uczestników, aby chodzili tak szybko, jak to możliwe, pokonując przeszkody, jednocześnie wypowiadając jak najwięcej słów zaczynających się na określoną literę (A lub F). Szybko dotknij obu akcelerometrów, aby rozpocząć warunek.
      3. Zmierz czas do zakończenia za pomocą ręcznego stopera.
      4. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
  2. Podzadanie Kończyna górna (UE)
    1. Uruchom stan pojedynczego silnika.
      1. Zmierz odległość 1,5 m od ściany, oznacz taśmą maskującą i poinstruuj uczestnika, aby stanął za taśmą.
      2. Umieść kosz z piłeczkami tenisowymi obok uczestnika.
      3. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      4. Poinstruuj uczestnika, aby przez 30 sekund wykonał rzut ścianą naprzemiennie rękami. Powiedz uczestnikowi, że jeśli nie uda mu się złapać piłki, ma zdobyć nową piłkę z kosza z piłkami tenisowymi. Zmierz czas, który upłynął za pomocą stopera.
      5. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
    2. Rozpocznij pojedynczy warunek poznawczy.
      1. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      2. Powiedz uczestnikowi, że zostanie poproszony o sekwencyjne odejmowanie przez 7 od danej liczby (100 lub 150) przez 30 sekund. Zmierz czas, który upłynął za pomocą stopera.
      3. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
        UWAGA: Litery są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Liczby są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania.
    3. Uruchom warunek podwójnego zadania.
      1. Poproś uczestnika, aby stanął w odległości 1,5 m od ściany.
      2. Umieść kosz z piłkami tenisowymi obok uczestnika.
      3. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
      4. Poinstruuj uczestnika, aby przez 30 sekund wykonywał rzut ścianą naprzemiennymi rękami. Poinformuj uczestnika, że podczas rzucania i łapania piłek zostanie poproszony o sekwencyjne odejmowanie od danej liczby (100 lub 150) przez 30 sekund. Powiedz uczestnikowi, że jeśli nie uda mu się złapać piłki, ma zdobyć nową piłkę z kosza z piłkami tenisowymi. Zmierz czas, który upłynął za pomocą stopera.
      5. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
        UWAGA: Litery są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Liczby są równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania.

2. Podwójny ekran zadaniowy kompatybilny z neuroobrazowaniem (DTS)

  1. Konfiguracja DTS
    1. Umieść klocki do jogi w pozycji pionowej, aby zaznaczyć początek i koniec 15-metrowego chodnika.
    2. Umieść dwa klocki do jogi w pozycji poziomej dokładnie w odległości 5 m od siebie wzdłuż 15-metrowego chodnika.
    3. Zmierz i zaznacz taśmą maskującą odległość 1,5 m od gładkiej powierzchni ściany.
    4. Ustaw statyw na początku 15-metrowego chodnika.
  2. Umieść urządzenie fNIRS na głowie uczestnika.
    1. Zmierz obwód głowy uczestnika i wybierz odpowiednio dobraną nasadkę fNIRS (Tabela Materiałów) z wcześniej umieszczonymi optodami i detektorami krótkokanałowymi.
    2. Włącz dedykowany laptop do akwizycji i połącz się z siecią Wi-Fi urządzenia fNIRS.
    3. Otwórz oprogramowanie do akwizycji fNIRS i wybierz urządzenie fNIRS.
    4. Wykonaj kalibrację, aby zoptymalizować natężenie światła i sprawdzić poziomy sygnału optycznego. Poziomy sygnału powinny być akceptowalne lub doskonałe.
    5. Napraw wszystkie optody z poziomem sygnału niższym niż akceptowalny, usuwając optodę z nasadki i rozdzielając włosy uczestnika, aby zapewnić bezpośrednie połączenie optody ze skórą głowy uczestnika.
  3. Umieść akcelerometry na kostkach uczestnika.
    1. Mocno przymocuj inteligentne urządzenia do każdej kostki, aby wykrywać uderzenia piętą i uzyskiwać charakterystykę chodu.
  4. Rozpocznij akwizycję danych podzadania LE.
    1. Otwórz oprogramowanie do prezentacji bodźców (Spis materiałów).
    2. Wybierz plik podzadania LE.
    3. Poproś uczestnika, aby usiadł na krześle w ramach przygotowań do 60-sekundowego okresu spokojnego odpoczynku.
    4. Wróć do oprogramowania do akwizycji fNIRS i kliknij przycisk Start, aby rozpocząć zbieranie danych fNIRS. Wprowadź ID_LE tematu, wiek i płeć w wyskakującym okienku, a następnie kliknij przycisk Start.
    5. Wróć do oprogramowania do prezentacji bodźców, poinformuj uczestnika, że rozpocznie się cichy odpoczynek i naciśnij Spację, aby rozpocząć 60-sekundowy okres odpoczynku.
    6. Pod koniec okresu odpoczynku określ, który warunek podzadania LE (pojedynczy motoryczny, pojedynczy poznawczy lub podwójny test) został wybrany do 1. próby. Przekaż uczestnikowi instrukcje dotyczące tego badania.
      1. Instrukcje dotyczące pojedynczego motoryki: Poinstruuj uczestnika, aby szedł tak szybko, jak to możliwe, przechodząc przez przeszkody, przez 30 sekund. Powiedz uczestnikowi, że zacznie startować, gdy główny badacz powie "Start". Nastąpi to natychmiast po tym, jak drugi badacz stuknie w akcelerometry. Poinstruuj uczestnika, że powinien przestać chodzić, gdy główny badacz powie "przestań". Dodatkowo, gdy główny badacz powie "stop", uczestnik powinien złożyć stopy razem i pozostać tak nieruchomo, jak to możliwe. W tym czasie drugi badacz stuka w akcelerometry po raz drugi i umieszcza marker (karteczkę samoprzylepną) na podłodze, na której zatrzymał się uczestnik.
      2. Pojedyncze instrukcje poznawcze: Poinstruuj uczestnika, aby pozostał na początku 15-metrowego chodnika. Stojąc, zostanie poproszony o podanie jak największej liczby słów zaczynających się na daną literę.
      3. Podwójne instrukcje dotyczące zadań: Poinstruuj uczestnika, aby szedł tak szybko, jak to możliwe, pokonując przeszkody i jednocześnie wypowiadając jak najwięcej słów zaczynających się na określoną literę. Poinformuj go, że on również będzie miał 30 sekund na ten warunek. Powiedz uczestnikowi, że zacznie w momencie, gdy główny badacz powie "start". Nastąpi to natychmiast po tym, jak drugi badacz stuknie w akcelerometry. Poinstruuj uczestnika, że powinien przestać chodzić, gdy główny badacz powie "przestań". Dodatkowo, gdy główny badacz powie "stop", uczestnik powinien złożyć stopy razem i pozostać tak nieruchomo, jak to możliwe. W tym czasie drugi badacz stuka w akcelerometry po raz drugi i umieszcza marker (karteczkę samoprzylepną) na podłodze, na której zatrzymał się uczestnik.
    7. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
    8. Naciśnij spację, aby rozpocząć 1. próbę. Monitoruj 30-sekundowy timer w oprogramowaniu do prezentacji bodźców; Powiedz uczestnikowi, aby przestał po upływie 30 sekund.
    9. Zidentyfikuj 2. badanie i przekaż uczestnikowi instrukcje. Powtarzaj ten proces, aż uczestnik ukończy 15 randomizowanych prób podzadania LE.
    10. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
    11. Poinformuj uczestnika, że odbędzie kolejny 60-sekundowy okres odpoczynku w pozycji siedzącej. Gdy uczestnik usiądzie, naciśnij Start, aby rozpocząć okres odpoczynku.
    12. Po okresie odpoczynku wyjdź z pliku podzadania LE w oprogramowaniu do prezentacji bodźców. Zatrzymaj pobieranie danych w oprogramowaniu do akwizycji danych fNIRS, ale nie zamykaj oprogramowania.
      UWAGA: Litery są losowo przydzielane (przez oprogramowanie do prezentacji bodźców) między próbami i równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Litery mają podobny poziom trudności i obejmują: W, D, F, T, S, H, M, A, B i P. Liczby są losowo przydzielane (przez oprogramowanie do prezentacji bodźców) między próbami i równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Uwzględniono numery: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 i 240.
  5. Usuń akcelerometry z kostek uczestnika. Przejdź do sekcji na korytarzu przeznaczonej dla Podzadania UE.
  6. Rozpocznij pobieranie danych podzadania UE.
    1. Otwórz oprogramowanie do prezentacji bodźców.
    2. Wybierz plik podzadania UE.
    3. Poproś uczestnika, aby usiadł na krześle w ramach przygotowań do 60-sekundowego okresu spokojnego odpoczynku.
    4. Wróć do oprogramowania do akwizycji fNIRS i kliknij przycisk Start, aby rozpocząć zbieranie danych fNIRS. Wprowadź ID_UE tematu, wiek i płeć w wyskakującym okienku i kliknij start.
    5. Wróć do oprogramowania do prezentacji bodźców, poinformuj uczestnika, że za chwilę rozpocznie się okres spokojnego odpoczynku i naciśnij Spację, aby rozpocząć okres odpoczynku 60 sekund.
    6. Pod koniec okresu odpoczynku określ, który warunek podzadania UE (pojedynczy motoryczny, pojedynczy poznawczy lub podwójny cel) został wybrany do 1. próby. Przekaż uczestnikowi instrukcje dotyczące tego badania.
      1. Instrukcje dotyczące pojedynczego silnika: Poinstruuj uczestnika, aby stanął w odległości 1,5 m od ściany. Umieść kosz z piłkami tenisowymi obok uczestnika. Poinstruuj uczestnika, aby wykonał rzut przez ścianę naprzemiennie rękami przez 30 sekund. Powiedz uczestnikowi, że jeśli nie uda mu się złapać piłki, ma zdobyć nową piłkę z kosza z piłkami tenisowymi.
      2. Pojedyncze instrukcje poznawcze: Poinstruuj uczestnika, aby pozostał w pozycji stojącej Powiedz uczestnikowi, że zostanie poproszony o sekwencyjne odejmowanie o 7 od danej liczby przez 30 sekund.
      3. Instrukcje dotyczące podwójnego zadania: Poinstruuj uczestnika, aby wykonał rzut ścianą naprzemiennie rękami przez 30 sekund. Poinformuj uczestnika, że podczas rzucania i łapania piłek zostanie poproszony o sekwencyjne odejmowanie przez 7 od danej liczby2 przez 30 sekund. Powiedz uczestnikowi, że jeśli nie uda mu się złapać piłki, aby zdobyć nową piłkę z kosza piłek tenisowych.
    7. Rozpocznij nagrywanie wideo za pomocą kamery na statywie.
    8. Naciśnij spację, aby rozpocząć 1. próbę. Monitoruj 30-sekundowy timer w oprogramowaniu do prezentacji bodźców; Powiedz uczestnikowi, aby przestał po upływie 30 sekund.
    9. Zidentyfikuj 2. badanie i przekaż uczestnikowi instrukcje. Powtarzaj proces, aż uczestnik ukończy 15 randomizowanych badań podzadania UE.
    10. Zatrzymaj nagrywanie wideo.
    11. Poinformuj uczestnika, że odbędzie kolejny 60-sekundowy okres odpoczynku w pozycji siedzącej. Gdy uczestnik usiądzie, naciśnij Start, aby rozpocząć okres odpoczynku.
    12. Po okresie odpoczynku wyjdź z pliku UE Subtask w oprogramowaniu do prezentacji bodźców. Zatrzymaj akwizycję danych w oprogramowaniu do akwizycji danych fNIRS, a następnie zamknij oprogramowanie.
  7. Zdejmij nasadkę fNIRS z głowy uczestnika.
    UWAGA: Litery są losowo przydzielane (przez oprogramowanie do prezentacji bodźców) między próbami i równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Litery mają podobny poziom trudności i obejmują: W, D, F, T, S, H, M, A, B i P. Liczby są losowo przydzielane (przez oprogramowanie do prezentacji bodźców) między próbami i równoważone między uczestnikami oraz między warunkami pojedynczego i podwójnego zadania. Uwzględniono numery: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 i 240.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Uczestnicy
Uczestników zrekrutowano z lokalnych drużyn szkół średnich oraz międzyszkolnych i klubowych drużyn sportowych uniwersyteckich za pomocą poleceń oraz ulotek reklamowych. Wymagano, aby uczestnicy byli w wieku od 15 do 22 lat i regularnie brali udział w zorganizowanych sportach kontaktowych. Sporty kontaktowe obejmowały wszystkie dyscypliny, w których podczas rutynowej rozgrywki niezbędny jest kontakt fizyczny z kolegami z drużyny lub przeciwnikami. Na podstawie samoopisów uczestnicy musieli ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W tym manuskrypcie opisaliśmy protokół administracyjny dla nowo zrewidowanego Dual Task Screen (DTS). Poprawki te zostały zakończone w celu rozwiązania problemów zidentyfikowanych w pierwotnym DTS15 i obejmowały dodanie pojedynczych warunków poznawczych w celu przetestowania kosztów poznawczych podwójnego zadania. Obejmował on również akcelerometrię opartą na urządzeniach inteligentnych, aby dokładniej mierzyć charakterystykę chodu. Dołączyliśmy reprezentatywne wyniki, które ilustrują rodzaj danyc...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować Pani Isabelle Booth, studentce Uniwersytetu Stanowego Kolorado, która pomogła w analizie danych akcelerometrycznych. Chcielibyśmy również podziękować za dofinansowanie z NIH K12 HD055931 i K01 HD096047-02 wydane dla autora J.S.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Hardware (w kolejności alfabetycznej)
NIRx NIRSport2 Urządzenie: NSP2-CORE1616NIRxOdniesienie #: GC359"NIRSport 2 to przyjazna dla użytkownika, modułowa i solidna platforma bezprzewodowej funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS), która mierzy hemodynamiczne odpowiedzi na neuroaktywację poprzez zmiany hemoglobiny tlenowej, deoksy i całkowitej w korze mózgowej. NIRSport 2 jest wyposażony w szereg gotowych do wdrożenia ulepszeń i modułów, które spełniają potrzeby szerokiej gamy zastosowań neuronauki kognitywnej." (Bezpośredni cytat z nirx.net/nirsport)
NIRx NIRSCap (dostępny w 5 różnych rozmiarach)NIRxN/A"NIRScap składa się z nasadki pomiarowej i uchwytów optodowych. Uchwyty optodowe mieszczą się w szczelinach nasadki pomiarowej." (Bezpośredni cytat z przewodnika wprowadzającego NIRx NIRScap)
Źródła optody NIRx (x 2)Odniesienie NIRx#: GC359"8-źródłowy pakiet aktywnego źródła do bezświatłowodowego oświetlenia optycznego z podwójną końcówką; 240 cm długości." (Bezpośredni cytat z opisu listy pakowania NIRx)
Detektory optyczne NIRx (x 2)Odniesienie do NIRx#: GC359"Zestaw 8 aktywnych czujników do bezświatłowodowej detekcji optycznej; podwójna końcówka; 240 cm długości." (Bezpośredni cytat z opisu listy przewozowej NIRx)
Sondy detektora krótkich odległościNIRxN/A"Sondy są dostarczane w pakiecie ośmiu klipsów detektora, który umożliwia sprzężenie danych z krótkich odległości z ośmiu niezależnych lokalizacji źródłowych do jednego wspólnego kanału detektora w instrumencie." (Bezpośredni cytat z detektora krótkich odległości NIRx Przewodnik wprowadzający do sond)
Software (w kolejności alfabetycznej)
AuroraNIRxN/A"Oprogramowanie do nabywania NIRSport 2. Aurora fNIRS łączy się z urządzeniem NIRSport 2 przez Wi-Fi lub USB i może skonfigurować kompletną konfigurację eksperymentalną za pomocą zaledwie kilku kliknięć. Dzięki zautomatyzowanemu algorytmowi optymalizacji sygnału, Aurora fNIRS zapewnia optymalną jakość sygnału przed rozpoczęciem pomiaru. Surowe dane, zmiany stężenia HbO i Hb mogą być wizualizowane w czasie rzeczywistym w kilku trybach wyświetlania. Ponadto wysokiej klasy wizualizacje całej głowy są natychmiast dostępne. Zarejestrowane dane mogą być eksportowane za pośrednictwem protokołu Integrate Lab Streaming Layer (LSL), co pozwala na przetwarzanie w czasie rzeczywistym w paradygmatach Brain-Computer Interface (BCI) i Neurofeedback". (Bezpośredni cytat z nirx.net/software)
MatlabMath WorksN/A"MATLAB® łączy środowisko graficzne dostrojone do iteracyjnej analizy i procesów projektowych z językiem programowania, który bezpośrednio wyraża matematykę macierzową i tablicową. Zawiera edytor Live Editor do tworzenia skryptów, które łączą kod, dane wyjściowe i sformatowany tekst w wykonywalnym notatniku". (Bezpośredni cytat z mathworks.com)
Zestaw narzędzi NIRSopracowany przez Huppert Brain Imaging LabN/A"Zestaw narzędzi NIRS to program analityczny oparty na Matlabie." (Bezpośredni cytat z huppertlab.net/nirs-toolbox-2/)
PsychoPyPythonN/A"PsychoPy to pakiet oprogramowania open source napisany w programie Python, w języku ming, głównie dla nas w badaniach neurobiologicznych i psychologii eksperymentalnej." (Bezpośredni cytat z psychopy.org)
Lower Tech/Cost Research Supplies* (w kolejności alfabetycznej)
AmazonBasics 60-calowy lekki statyw z torbąAmazonModel przedmiotu #: WT3540Ten lekki statyw jest idealny do większości aparatów o wadze do 6.6 funta. Konfiguracja jest szybka i łatwa. Dołączona torba sprawia, że przechowywanie i transport są bardzo proste. Statyw" Nogi mogą wysuwać się z 20 cali do 48". Blokady nóg zwalniają się płynnie i łatwo przesuwają się na żądaną wysokość. Podkręć środkowy słupek, aby uzyskać statyw o przekątnej 60 cali wysoki. (Bezpośredni cytat z Amazon.com)
iPod Touch x 2Apple Nie dotyczyInteligentne urządzenie z wbudowanym akcelerometrem.
Kamera wideo Panasonic Full HD HC-V180K, 50-krotny zoom optyczny, czujnik BSI 1/5,8 cala, dotykowy wyświetlacz LCD 2,7 cala ()AmazonModel pozycji #: HC-V180KKompaktowa, lekka i łatwa w użyciu kamera Full HD Panasonic HC-V180K zapewnia przyjemne i bezproblemowe wrażenia podczas nagrywania filmów w wysokiej rozdzielczości. Wyposażona w 5-osiowy stabilizator obrazu zapewniający maksymalną stabilność w dłoni, ta kamera 1080p Bardzo długi 50-krotny zoom optyczny i nawet 90-krotny inteligentny zoom szybko ustawiają ostrość na odległych obiektach. Wygodny obiektyw szerokokątny 28 mm pozwala zmieścić więcej osób i scenerii w miejscach takich jak wesela, zjazdy i wakacje. Zaawansowany czujnik BSI zapewnia jakość obrazu wideo przy słabym oświetleniu, podczas gdy Funkcja Level Shot automatycznie wykrywa i kompensuje rozpraszające przechylenie kamery. Aby zapewnić dodatkową zabawę, aparat zawiera kreatywne efekty filtrów, takie jak film 8 mm, film niemy, efekt miniatury i nagrywanie poklatkowe, wszystkie łatwo dostępne na 2,7-calowym ekranie dotykowym LCD. Dwukanałowy mikrofon z zoomem współpracuje z zoomem, aby zapewnić wyraźny, czysty dźwięk z bliska lub z dowolnej odległości." (Bezpośredni cytat z Amazon.com)
Karteczki samoprzylepne, 3 "x 3", kanarkowo-żółte, zestaw 18 bloczkówOffice Depot/Office MaxPozycja # 1230652"Opublikuj to® Notatki przyklejają się bezpiecznie i łatwo się usuwają, wyposażone w unikalny klej przeznaczony do stosowania na papierze."
Taśma maskująca Scotch 232, 1" x 60 YdOffice Depot/Office MaxItem # 910588"Wysokowydajna papierowa taśma maskująca wytwarza ostre linie farby podczas wypalania farb w średniej temperaturze. Taśma klejąca zapewnia czyste usuwanie za każdym razem, nawet na tradycyjnie trudnych do usunięcia powierzchniach." (Bezpośredni cytat z officedepot.com)
Taśma miernicza Stanley Tools Leverlock, standardowa, 25' x 1"Blade Office Depot/Office MaxPozycja #389512"Linijka taśmowa posiada powrót zasilania z automatyczną blokadą dna dla łatwej obsługi. Dobrze widoczny kolor koperty ułatwia jej znalezienie. Specjalny hak Tru-Zero umożliwia użycie gwoździa jako osi do rysowania okręgów i łuków. Linijka taśmowa oferuje wielokrotnie nitowany hak i ostrze pokryte polimerem dla dłuższej żywotności, osłonę ostrza i wygodny gumowy uchwyt. Zabezpieczone ostrze jest odporne na ścieranie, oleje, brud i większość rozpuszczalników. Reguła taśmowa ma linijkę imperialną z kolejnymi stopami na górze i kolejnymi calami na dole po pierwszej stopie. Klips do paska umożliwia łatwe przenoszenie." (Bezpośredni cytat z officedepot.com)
StoperOffice Depot/Office MaxPozycja # 357698"Oferuje podzielony czas, precyzyjny do 1/100 sekundy. Zawiera 6 funkcji — godzina, minuta, sekunda, dzień, miesiąc i rok." (Bezpośredni cytat z officedepot.com)
Pojemnik na piłki tenisowe Tourna Ballport Deluxe z kółkami - mieści 80 piłekAmazonModel przedmiotu #: BPD-80W"Port balonowy 80 deluxe mieści 80 piłek i jest wyposażony w kółka ułatwiające manewrowanie. Uchwyty są bardzo długie, 33 cale, co zapewnia wygodniejsze podawanie i zbieranie. Bardzo lekki, a jednocześnie wytrzymały sprawia, że jest to jeden z najbardziej premium zbiorników na rynku. Wyposażony w opatentowane funkcje: nogi blokują się w pozycji góra-dół. Pręty na górze zsuwają się zamykane, dzięki czemu kulki nie wypadają podczas transportu. Pręty toczą się na dole, dzięki czemu piłka łatwo wślizguje się do leja." (Bezpośredni cytat z Amazon.com)
Bezciśnieniowe piłki tenisowe Tourna z winylową torbą (45 sztuk piłek)AmazonModel przedmiotu #: EPTB-45"45 Bezciśnieniowe piłki tenisowe w winylowej torbie na zakupy. Torba posiada zamek błyskawiczny zapewniający bezpieczne zamknięcie. Piłki mają regulowany rozmiar i są wytrzymałe. Nadaje się do maszyn treningowych lub do piłek tenisowych. Kulki są mniej ciśnięte, więc nigdy nie umierają. Bezciśnieniowy oznacza, że nigdy nie umierają, co czyni je świetnymi do treningów tenisa, maszyn do piłek, napełniania koszy z piłkami i zbiorników lub po prostu upewnienia się, że Twój zwierzak ma wiele godzin zabawy w pogoni za tymi piłkami. Pasują do wyrzutni piłek dla psów w stylu Chuck-it i automatycznych wyrzutni piłek. Wytrzymała guma i wysokiej jakości filc zapewniają, że ich zastosowanie może być uniwersalne, niezależnie od tego, czy jesteś początkującym tenisistą, czy właścicielem zwierzęcia domowego." (Bezpośredni cytat z Amazon.com)
Rzep RzepNie dotyczySamoprzylepne paski i owijki; Służy do zabezpieczania inteligentnych urządzeń.
Yoga Block 2 Pack – 2 lekkie klocki do ćwiczeń o wysokiej gęstości 4 x 6 x 9 cali Obsługują wszystkie pozy - Lekkie, wszechstronne klocki bez zapachów fitness i równowagi (Uwaga: do ekranu podwójnego zadania potrzebnych jest 6 bloków)AmazonN/A"Te klocki są wykonane z pianki EVA pochodzącej z recyklingu o wysokiej gęstości i zapewniają mocne wsparcie w szerokiej gamie różnych pozycji jogi. To poprawi twoją postawę i będziesz mógł dłużej pozostać w trudnych pozach." (Bezpośredni cytat z Amazon.com)
*Te lub porównywalne przedmioty można uzyskać z wielu innych źródeł

Bibliografia

  1. Gardner, R. C., Yaffe, K. Epidemiology of mild traumatic brain injury and neurodegenerative disease. Molecular and Cellular Neuroscience. 66, Pt B 75-80 (2015).
  2. Oyegbile, T. O., Dougherty, A., Tanveer, S., Zecavati, N., Delasobera, B. E. High Sleep Disturbance and Longer Concussion Duration in Repeat Concussions. Behavioral Sleep Medicine. , 1-8 (2019).
  3. Schatz, P., Moser, R. S., Covassin, T., Karpf, R. Early indicators of enduring symptoms in high school athletes with multiple previous concussions. Neurosurgery. 68 (6), 1562-1567 (2011).
  4. Yrondi, A., Brauge, D., LeMen, J., Arbus, C., Pariente, J. Depression and sports-related concussion: A systematic review. La Presse Médicale. 46 (10), 890-902 (2017).
  5. Haider, M. N., et al. A systematic review of criteria used to define recovery from sport-related concussion in youth athletes. British Journal of Sports Medicine. 52 (18), 1179-1190 (2018).
  6. Conway, F. N., et al. Concussion Symptom Underreporting Among Incoming National Collegiate Athletic Association Division I College Athletes. Clinical Journal of Sport Medicine. 30 (3), 203-209 (2020).
  7. Broglio, S. P., Guskiewicz, K. M., Norwig, J. If You're Not Measuring, You're Guessing: The Advent of Objective Concussion Assessments. Journal of Athletic Training. 52 (3), 160-166 (2017).
  8. Broglio, S. P., Katz, B. P., Zhao, S., McCrea, M., McAllister, T. Test-retest reliability and interpretation of common concussion assessment tools: Findings from the NCAA-DoD CARE Consortium. Sports Medicine. 48 (5), 1255-1268 (2018).
  9. Howell, D. R., et al. Examining Motor Tasks of Differing Complexity After Concussion in Adolescents. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 100 (4), 613-619 (2019).
  10. Buttner, F., et al. Concussed athletes walk slower than non-concussed athletes during cognitive-motor dual-task assessments but not during single-task assessments 2 months after sports concussion: a systematic review and meta-analysis using individual participant data. British Journal of Sports Medicine. 54 (2), 94-101 (2020).
  11. Howell, D. R., Buckley, T. A., Lynall, R. C., Meehan, W. P. I. Worsening dual-task gait costs after concussion and their association with subsequent sport-related injury. Journal of Neurotrauma. 35 (14), 1630-1636 (2018).
  12. Howell, D. R., Kirkwood, M. W., Provance, A., Iverson, G. L., Meehan, W. P. Using concurrent gait and cognitive assessments to identify impairments after concussion: a narrative review. Concussion. 3 (1), 54(2018).
  13. Lee, H., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. The use of the dual-task paradigm in detecting gait performance deficits following a sports-related concussion: a systematic review and meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 16 (1), 2-7 (2013).
  14. Solomito, M. J., et al. Motion analysis evaluation of adolescent athletes during dual-task walking following a concussion: A multicenter study. Gait Posture. 64, 260-265 (2018).
  15. Stephens, J. A., Nicholson, R., Slomine, B., Suskauer, S. Development and pilot testing of the dual task screen in healthy adolescents. American Journal of Occupational Therapy. 72 (3), (2018).
  16. Ptak, R. The frontoparietal attention network of the human brain: action, saliency, and a priority map of the environment. Neuroscientist. 18 (5), 502-515 (2012).
  17. Jasper, H. Report of the committee on methods of clinical examination in electroencephalography: 1957. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 10 (2), 370-375 (1958).
  18. Brigadoi, S., Cooper, R. J. How short is short? Optimum source-detector distance for short-separation channels in functional near-infrared spectroscopy. Neurophotonics. 2 (2), 025005(2015).
  19. Sato, T., et al. Reduction of global interference of scalp-hemodynamics in functional near-infrared spectroscopy using short distance probes. Neuroimage. 141, 120-132 (2016).
  20. Scholkmann, F., et al. A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology. Neuroimage. 85, Pt 1 6-27 (2014).
  21. Baker, W. B., et al. Modified Beer-Lambert law for blood flow. Biomedical Optics Express. 5 (11), 4053-4075 (2014).
  22. Barker, J. W., Aarabi, A., Huppert, T. J. Autoregressive model based algorithm for correcting motion and serially correlated errors in fNIRS. Biomedical Optics Express. 4 (8), 1366-1379 (2013).
  23. Aguirre, G. K., Zarahn, E., D'Esposito, M. The variability of human, BOLD hemodynamic responses. Neuroimage. 8 (4), 360-369 (1998).
  24. Stephens, J. A., Liu, P., Lu, H., Suskauer, S. J. Cerebral Blood Flow after Mild Traumatic Brain Injury: Associations between Symptoms and Post-Injury Perfusion. Journal of Neurotrauma. 35 (2), 241-248 (2018).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieniagodne urazowe uszkodzenie m zgupodzadanie dla ko czyn dolnychpodzadanie dla ko czyn g rnychanaliza choduzadanie poznawczeakwizycja danych fNIRSoprogramowanie do prezentacji bod c w
Poprawione i kompatybilne z neuroobrazowaniem wersje ekranu Dual Task
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.