Пересмотренные и нейровизуализ-совместимые версии двойного экрана задачи

Каждый год 42 миллиона человек во всем мире страдают легкой черепно-мозговой травмой (мТБИ)¹. Хотя когда-то считалось доброкачественным, новые исследования показывают, что mTBIs, особенно повторить mTBIs, может вызвать длительные негативные последствия, такие как физические,^{когнитивные, и нарушения сна 2,3,4}. Впоследствии исследователи и клиницисты ищут расширенные оценки и методы лечения для понимания и решения mTBI.

На сегодняшний день, передовая практика для оценки mTBI включает в себя самостоятельно сообщили симптомы и объективное измерение нейрокогнитивных и двигательной^{функции 5}. Тем не менее, некоторые люди, как и конкурентоспособные коллегиального уровня спортсменов, как известно, занижены mTBI^{связанных симптомов 6}, ограничивая полезность симптомов докладов. Объективные нейрокогнитивные и двигательные функции также имеют ограничения, в том числе низкая надежность тестирования, зависимость от базового тестирования, или недостаточная трудность для высок-эффективных^{спортсменов 7,8,9}. Тем не менее, парадигмы двойной задачи - которые одновременно оценивают двигательные и когнитивные способности - могут обнаружить тонкие, остаточные нарушения и могут быть особенно полезны для^{оценки высокяющих спортсменов 10,11,12,13,14}.

Прошлые исследования с использованием парадигм двойной задачи часто включали громоздкое, дорогое лабораторное оборудование,^{такое как системы захвата движения 14,}для оценки высокую провыполнения спортсменов. Хотя эти системы могут точно измерять тонкие двигательные нарушения, они непрактичны для использования в повседневной оценке mTBI из-за высокой стоимости оборудования, ограниченной портативности и длительного времени администрирования (т.е. ≥ 45 минут на человека). Кроме того, многие прошлые исследования парадигмы двойной задачи сосредоточены исключительно на нижней части тела или нижних конечностей навыки, такие как баланс или^{походка11},^12,13,14. Возможно, функция верхних конечностей и зрительно-сосудовая координация также важны для высокяких спортсменов во многих видах спорта. Таким образом, мы разработали двойной экран задачи (DTS), который является краткой мерой, предназначенной для администрирования и забил в Lt;10 минут с портативными, недорогие инструменты. Этот оригинальный DTS включены нижние конечности (LE) и верхней конечности (UE) подзарядка, которая оценила скорость походки (с помощью секундомера) и зрительно-моторной координации в условиях^{одного двигателя и двойной задачи 15}.

В первом технико-экономическом обосновании 32 здоровых, женских подростковых участника завершили первоначальноЕ ДТС. Это исследование было разработано, чтобы установить, что DTS может вызвать двойную задачу двигательных расходов, о чем свидетельствует снижение производительности двигателя во время двойной задачи по сравнению с одним двигателем условиях. Мы также стремились установить, что DTS может управляться и забил менее чем за 10 минут. Мы обнаружили, что все участники имели более низкую двойную производительность двигателя задачи по крайней мере на одной подпой. Кроме того, мы смогли управлять DTS в среднем 5,63 минут и оценка теста в 2-3^{минуты 15}.

Хотя первое технико-экономическое обоснование было успешным, были выявлены некоторые ограничения. В частности, скорость походки измерялась секундомерами, которые подвержены естественной человеческой ошибке. Поэтому в пересмотренном DTS мы использовали смарт-устройства со встроенными акселерометрами(Таблица материалов) накаждой лодыжке. Это дополнение поддерживало использование портативных недорогих инструментов, обеспечивая при этом сложные показатели скорости походки, общее количество шагов, среднюю длину шага, среднюю продолжительность шага и изменчивость продолжительности шага. Другим ограничением первоначального DTS было отсутствие одиночных познавательных условий, которые предотвратили оценку двойных цен познавательной задачи. Двойная задача когнитивных затрат определяются как более низкая когнитивная производительность во время двойной задачи по сравнению с одним когнитивным состоянием. Впоследствии, как для LE и UE subtasks, мы добавили одно когнитивное состояние (описано в Протоколе).

В дополнение к разработке меры для будущего клинического использования, одна из долгосрочных целей команды заключается в оценке нейронных основ одной и двойной производительности задачи у здоровых спортсменов и противопоставить эти выводы спортсменам со спортивными индуцированной mTBI. Таким образом, мы создали нейровизуализ-совместимую версию DTS. Мы стремимся определить, можно ли успешно модифицировать DTS для использования с одновременным функциональным измерением ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS), и мы используем мобильное устройство fNIRS, специально разработанное для размещения движения валового двигателя за счет снижения влияния артефактов движения. Кроме того, это устройство имеет наибольшее количество головного покрытия, к нашим знаниям, для мобильных устройств, которые в настоящее время доступны для исследовательскихцелей (Таблица материалов).

Таким образом, протокол исследования предназначен для лечения следующих:

1. Опишите протокол администрирования пересмотренного двойного целевого экрана (DTS), который является мерой, которую мы переработали для устранения ограничений оригинального DTS^{15 и меры,} предназначенной для будущего клинического использования.
2. Опишите протокол исследования для нейровизуализа совместимых Dual Task Screen (DTS), который мы разработали для оценки нейронных основ одной и двойной производительности задачи.

Все процедуры исследования были одобрены Советом по институциональному обзору (IRB) при Университете штата Колорадо, и все взрослые участники предоставили письменное информированное согласие до завершения любых учебных процедур. Письменное информированное согласие было предоставлено родителями участников в возрасте до 18 лет, а несовершеннолетние участники также предоставили письменное согласие до завершения любых учебных процедур.

1. Пересмотренный двойной экран задачи (DTS)

1. Нижняя оконечность (LE) Подразрядка
   1. Запустите одно моторное состояние.
      1. Поместите три блока йоги в горизонтальное положение ровно на 4,5 м друг от друга вдоль 18-метровой дорожки.
      2. Твердо прикрепите смарт-устройства к каждой лодыжке, чтобы обнаружить удары пятки и получить характеристики походки.
      3. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      4. Проинструктируйте участников ходить как можно быстрее, переступая через препятствия. Запустите сбор данных на смартфонах и резко коснитесь устройств одновременно для последующего выравнивания двух отдельных потоков данных с левой и правой ног.
      5. Измерьте время до завершения с помощью ручного секундомера.
      6. Остановите видеозапись.
   2. Запустите одно когнитивное состояние.
      1. Сообщите участнику свое выделено время для этого состояния, используя время для завершения от его / ее одного состояния двигателя (округливания до полной секунды).
      2. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      3. Поручите участникам узнать как можно больше слов, которые начинаются с определенной буквы (A или F).
         ПРИМЕЧАНИЕ: Письма уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Числа уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи.
      4. Остановите видеозапись.
   3. Запустите условие двойной задачи.
      1. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      2. Поручить участникам ходить как можно быстрее, переступая через препятствия, одновременно заявляя, как много слов, как они могут, которые начинаются с конкретной буквы (A или F). Быстро нажмите оба акселерометра, чтобы начать состояние.
      3. Измерьте время до завершения с помощью ручного секундомера.
      4. Остановите видеозапись.
2. Подпогон верхней конечности (UE)
   1. Запустите одно моторное состояние.
      1. Измерьте расстояние в 1,5 м от стены, отметьте маскировочной лентой и поручите участнику встать за ленту.
      2. Поместите корзину теннисных мячей рядом с участником.
      3. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      4. Поручите участнику завершить настенный подставку с чередующимися руками по 30 с. Сообщите участнику, что если ему не удастся поймать мяч, приобрести новый мяч из корзины теннисных мячей. Время измерения, прошедшее с помощью секундомера.
      5. Остановите видеозапись.
   2. Запустите одно когнитивное состояние.
      1. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      2. Сообщите участнику, что ему будет предложено последовательно вычесть 7 из заданного числа (100 или 150) в течение 30 секунд. Время измерения, прошедшее с помощью секундомера.
      3. Остановите видеозапись.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Письма уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Числа уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи.
   3. Запустите условие двойной задачи.
      1. Попросите участника встать на 1,5 м от стены.
      2. Поместите корзину теннисных мячей рядом с участником.
      3. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
      4. Поручите участнику завершить настенный подставку с чередующимися руками в течение 30 секунд. Сообщите участнику, что при метании и ловле шаров ему будет предложено последовательно вычесть по 7 из заданного номера (100 или 150) в течение 30 секунд. Сообщите участнику, что если ему не удастся поймать мяч, приобрести новый мяч из корзины теннисных мячей. Время измерения, прошедшее с помощью секундомера.
      5. Остановите видеозапись.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Письма уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Числа уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи.

2. Нейровизуализ-совместимый двойной экран задачи (DTS)

1. Настройка DTS
   1. Поместите блоки йоги в вертикальное положение, чтобы отметить начало и конец 15-метровой дорожки.
   2. Поместите два блока йоги в горизонтальное положение ровно на 5 м друг от друга вдоль 15-метровой дорожки.
   3. Измерьте и отметьте маскировочной лентой расстояние 1,5 м от гладкой поверхности стены.
   4. Установите штатив в начале 15-метровой дорожки.
2. Поместите устройство fNIRS на голову участника.
   1. Измерьте окружность головы участника и выберите крышку fNIRS соответствующего размера(Таблица материалов)с помощью предварительно размещенных оптодов и короткоканамных детекторов.
   2. Включите специальный ноутбук приобретения и подключись к сети WiFi устройства fNIRS.
   3. Откройте программное обеспечение для приобретения fNIRS и выберите устройство fNIRS.
   4. Выполните калибровку для оптимизации интенсивности света и проверки уровней оптодового сигнала. Уровни сигнала должны быть приемлемыми или отличными.
   5. Исправьте все оптоды с менее приемлемым уровнем сигнала, удалив оптод из крышки и расставив волосы участника, чтобы обеспечить прямое подключение оптоды к коже головы участника.
3. Поместите акселерометры на лодыжки участника.
   1. Твердо прикрепите смарт-устройства к каждой лодыжке, чтобы обнаружить удары пятки и получить характеристики походки.
4. Начните сбор данных по субтаску LE.
   1. Откройте программное обеспечение для презентациистимулов (Таблица материалов).
   2. Выберите файл подзарядка LE.
   3. Попросите участника сесть в кресло в рамках подготовки к 60-летию спокойного отдыха.
   4. Вернитесь к программному обеспечению для приобретения fNIRS и нажмите кнопку «Пуск», чтобы начать сбор данных fNIRS. Введите ID_LE, возраст и пол во всплывающее окно и нажмите Кнопку Запуска.
   5. Вернитесь к программному обеспечению презентации стимула, сообщите участнику, что начнется спокойный отдых, и нажмите Space, чтобы начать 60-й период отдыха.
   6. В конце периода отдыха определите, какое состояние ПОДтаска LE (однодвигательная, одиночная когнитивная или двойная задача) было выбрано для 1-го испытания. Предоставьте участнику инструкции для этого судебного разбирательства.
      1. Однодвигательная инструкция: Проинструктируйте участника ходить как можно быстрее, переступая через препятствия, на 30 с. Скажите участнику, что он /она начнется, когда основной исследователь говорит "Старт". Это произойдет сразу после того, как вторичный исследователь коснется акселерометров. Проинструктируй участника, что он должен прекратить ходить, когда основной исследователь говорит "стоп". Кроме того, когда основной исследователь говорит "стоп", участник должен положить ноги вместе и оставаться как можно более можно более. В это время вторичный исследователь коснется акселерометров во второй раз и поместит маркер (липкое примечание) на пол, где остановился участник.
      2. Одиночные когнитивные инструкции: Поручить участнику оставаться в начале 15-метровой дорожки. Стоя, он / она будет предложено узнать как можно больше слов, как это возможно, которые начинаются с конкретного письма.
      3. Двойная задача Инструкции: Поручить участнику ходить как можно быстрее, переступая через препятствия и одновременно заявив, как много слов, как это возможно, начиная с конкретной буквы. Сообщите ему/ ей, что он / она также будет иметь 30 секунд для этого состояния. Скажите участнику, что он /она начнется, когда основной исследователь говорит "начать". Это произойдет сразу после того, как вторичный исследователь коснется акселерометров. Проинструктируй участника, что он должен прекратить ходить, когда основной исследователь говорит "стоп". Кроме того, когда основной исследователь говорит "стоп", участник должен положить ноги вместе и оставаться как можно более можно более. В это время вторичный исследователь коснется акселерометров во второй раз и поместит маркер (липкое примечание) на пол, где остановился участник.
   7. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
   8. Нажмите на бар пространства, чтобы начать 1-й^{судебный} процесс. Мониторинг 30 с таймер на программное обеспечение презентации стимула; скажите участнику, чтобы остановить, когда 30 с прошло.
   9. Определите^{2-е испытание} и предоставьте участнику инструкции. Повторите процесс до тех пор, пока участник не завершит 15 рандомизированных испытаний подбазы LE.
   10. Остановите видеозапись.
   11. Сообщите участнику, что он /она завершит еще 60 с сидящих период отдыха. После того, как участник сидит, нажмите Начните, чтобы начать период отдыха.
   12. После периода отдыха, выход из файла подбазаба LE в программном обеспечении презентации стимулов. Остановите сбор данных в программном обеспечении для сбора данных fNIRS, но не выходите из программного обеспечения.
       ПРИМЕЧАНИЕ: Письма рандомизированы (по программному обеспечению презентации стимулов) между испытаниями и уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Письма похожи по уровню сложности и включают в себя: W, D, F, T, S, H, M, A, B и P. Числа рандомизированы (по программному обеспечению презентации стимула) между испытаниями и уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Номера включены: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 и 240.
5. Удалите акселерометры с лодыжек участника. Перемещение в секцию в коридоре, предназначенный для UE Subtask.
6. Начните сбор данных по субтаску UE.
   1. Откройте программное обеспечение презентации стимулов.
   2. Выберите файл подразряда UE.
   3. Попросите участника сесть в кресло в рамках подготовки к 60-летию спокойного отдыха.
   4. Вернитесь к программному обеспечению для приобретения fNIRS и нажмите кнопку «Пуск», чтобы начать сбор данных fNIRS. Введите ID_UE, возраст и пол во всплывающее окно и нажмите кнопку начала.
   5. Вернуться к программному обеспечению презентации стимула, сообщить участнику, что тихий период отдыха вот-вот начнется, и нажмите пространство, чтобы начать 60 с периода отдыха.
   6. В конце периода отдыха определите, какое состояние UE Subtask (однодвигательная, одиночная когнитивная или двойная задача) было выбрано для 1-го испытания. Предоставьте участнику инструкции для этого судебного разбирательства.
      1. Инструкции по одному мотору: Поручить участнику стоять на 1,5 м от стены. Поместите корзину теннисных мячей рядом с участником. Поручите участнику завершить настенный подставку с чередующимися руками по 30 с. Сообщите участнику, что если ему не удастся поймать мяч, приобрести новый мяч из корзины теннисных мячей.
      2. Одиночные когнитивные инструкции: Поручить участнику оставаться в положении Скажите участнику, что ему будет предложено последовательно вычесть на 7 из данного числа в течение 30 с.
      3. Двойная инструкция по задаче: Проинструктируй участника, чтобы завершить настенный подсев с чередующимися руками в течение 30 с. Сообщите участнику, что, бросая и ловя шарики, ему будет предложено последовательно вычесть по 7 из^{заданного числа 2} на 30 с. Сообщите участнику, что если ему не удастся поймать мяч, приобрести новый мяч из корзины теннисных мячей.
   7. Начните видеозапись с видеокамеры на штативе.
   8. Нажмите на бар пространства, чтобы начать 1-й^{судебный} процесс. Мониторинг 30 с таймер на программное обеспечение презентации стимула; скажите участнику, чтобы остановить, когда 30 с прошло.
   9. Определите^{2-е испытание} и предоставьте участнику инструкции. Повторите процесс до тех пор, пока участник не завершит 15 рандомизированных испытаний подвасы UE.
   10. Остановите видеозапись.
   11. Сообщите участнику, что он /она завершит еще 60 с сидящих период отдыха. После того, как участник сидит, нажмите Начните, чтобы начать период отдыха.
   12. После периода отдыха, выход из файла UE Subtask в программном обеспечении презентации стимулов. Остановить сбор данных в программном обеспечении для сбора данных fNIRS, а затем выйти из программного обеспечения.
7. Удалите крышку fNIRS из головы участника.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Письма рандомизированы (по программному обеспечению презентации стимулов) между испытаниями и уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Письма похожи по уровню сложности и включают в себя: W, D, F, T, S, H, M, A, B и P. Числа рандомизированы (по программному обеспечению презентации стимула) между испытаниями и уравновешиваются между участниками и между условиями одной и двойной задачи. Номера включены: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 и 240.

Участников
Участники были набраны из местных команд средней школы и университетских межвузовской и клубных спортивных команд с использованием из уст в уста и рекламных листовок. Участники должны были быть в возрасте от 15 до 22 лет и участвовать в регулярном участии в организованных контактных видах спорта. Контактные виды спорта включали все виды спорта, где физический контакт с товарищами по команде или противниками необходим во время обычной игры. Участники также должны были иметь нормальное или исправленное зрение и слух, не история неврологических или психиатрических состояний, и нет истории умеренной или тяжелой черепно-мозговой травмы, в саморепортаре.

Мы включили данные трех здоровых мужчин-контактных спортсменов (средний возраст: 18,0 ± 2,65 года.), чтобы проиллюстрировать тип клинических данных, которые могут быть получены из пересмотренного DTS. Данные от здоровых, женщин-спортсменок контакт-спорт будут включены в другую публикацию, которая не является строго Методы ориентированных.

Анализ данных для пересмотренных DTS
С учетом небольшого числа участников, включенных в репрезентативные результаты, официальный статистический анализ не был завершен. Однако для каждого участника производительность в состоянии двойной задачи сравнивали с производительностью в одном двигателе и отдельных когнитивных условиях; ниже приведено описание показателей производительности на обоих подзадаках.

Метрика производительности на подбаске LE
Производительность одного двигателя была количественно оценена по скорости походки (м/с), общему количеству шагов, средней длине шага (м), средней продолжительности шага (ы) и изменчивости продолжительности шага (SD). Эти данные были получены с помощью встроенных акселерометров на смарт-устройствах, которые мы прикрепили к лодыжкам участников. Производительность одного когнитивного состояния измерялась общим количеством слов, произведенных без повторений, представленных в качестве слов/с с с учетом различного количества времени, отведенного для этого исследования. Два подготовленных научно-исследовательских ассистента посмотрели видеозапись одного когнитивного состояния и должны были достичь консенсуса по общему количеству произведенных слов. Наконец, двойная производительность состояния задачи измерялась скоростью походки (м/с), общим числом шагов, средней длиной шага (м), средней продолжительностью шага (ы) и средней изменчивостью продолжительности шага (SD), а также общим количеством слов, произведенных без повторений, представленных как слова/секунда. Два подготовленных научно-исследовательских помощника также посмотрели видеозапись состояния двойной задачи и должны были достичь консенсуса в отношении общего числа подготовленных слов.

Двойные затраты на задачу в подбаске LE
Для каждого участника двойная стоимость двигателя задачи будет представлена следующими изменениями характеристик походки во время двойного состояния задачи по сравнению с состоянием одного двигателя: более медленная скорость походки, большее количество общих шагов, меньшая средняя длина шага, более длинная средняя продолжительность шага и большая изменчивость продолжительности шага. Мы заметили, что все три участника мужского пола имели двойную стоимость двигателя задачи на ПОДтаске LE. В частности, мы видели более низкую скорость походки, более длительную среднюю продолжительность шага и большую изменчивость в продолжительности шага во время двойного, по сравнению с задачами одного состояния; см. Рисунок 1A. В отличие от этого, два из трех участников не показали никаких изменений в количестве общих шагов или средней длине шага между одним двигателем и двойными условиями задачи; см. Рисунок 1A.

Для каждого участника, двойная когнитивная стоимость задачи будет представлена меньшим количеством слов, генерируемых в состоянии двойной задачи по сравнению с количеством слов, генерируемых в одном когнитивном состоянии задачи. Мы наблюдали двойную задачу когнитивных расходов в двух из трех участников. В частности, эти участники создали меньше слов в условиях двойной задачи по сравнению с одним условием задачи; см. Рисунок 1B.

Метрика производительности в подбаске UE
Производительность одного двигателя измерялась общим количеством успешных уловов. Два подготовленных научно-исследовательских помощника посмотрели видеозапись одного состояния двигателя и должны были прийти к консенсусу относительно общего числа успешных уловов. Производительность одного когнитивного состояния измерялась общим количеством правильных вычитания. Два подготовленных научно-исследовательских ассистента посмотрели видеозапись одного когнитивного состояния и должны были прийти к консенсусу относительно общего числа правильных вычитания. Ошибки вычитания не были кумулятивными (т.е. "100, 92, 85..." были бы записаны как одна ошибка и одно правильное вычитание). Наконец, производительность двойного состояния задачи измерялась общим числом успешных уловов и общим числом правильных вычитания. Опять же, два обученных научно-исследовательских ассистентов смотрели видеозапись одного когнитивного состояния и должны были достичь консенсуса по общему количеству успешных уловов и правильного вычитания.

Двойная целевая стоимость по подбаске UE
Для каждого участника стоимость двигателя с двойной задачей будет представляться меньшим количеством успешных уловов во время двойного состояния задачи по сравнению с числом успешных уловов, сделанных во время одного состояния двигателя. Мы обнаружили, что все три участника мужского пола имели двойную стоимость двигателя задачи. В частности, они имели меньше успешных уловов во время двойного состояния задачи по сравнению с одним состоянием двигателя; см. Рисунок 2A.

Двойная когнитивная стоимость задачи будет представлена меньшим количеством правильных вычитания двойного состояния задачи по сравнению с числом правильных вычитания, сделанных во время одного условия задачи. Мы наблюдали двойную задачу когнитивных расходов в двух из трех участников. В частности, они имели меньше правильных вычитания во время двойного состояния задачи по сравнению с одним условием задачи; см. Рисунок 2B.

Анализ данных для нейровизуаций-совместимых DTS
Спецификации устройств fNIRS
Мы использовали мобильную функциональную систему ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS)(Таблица материалов). Система имеет 32 общих оптоды, 16 светодиодных источников и 16 детекторов, а также беспроводное устройство приобретения, что участники носят на спине. Это устройство уникально оборудовано для размещения валового движения двигателя, и имеет (к нашим знаниям) наибольшее количество головного покрытия для мобильной системы. Используя fNIRS, мы оценивали активность мозга с помощью гемодинамической реакции с помощью индексов оксигенированного гемоглобина (HbO) во время нейровизуализа совместимых DTS.

головной зонд fNIRS
Головной зонд включал 30 оптодов (15 светодиодных источников и 15 детекторов), которые были размещены на голове участника с помощью крышки fNIRS со встроенными держателями оптодов. Мы измерили HbO путем размещения светодиодных источников и детекторов в левой и правой коре двигателя и двух основных областях правой боковой переднейсети 16, правый PFC и КПП, который мы определили с 10-20 системы17; см. Рисунок 3. Светодиодные источники светят ближнего инфракрасного света в поверхностных корковых областях, и детекторы захвата преломленного света, что позволяет нам вычислить hbO значения на каждом канале, или пересечение источника и детектора. Кроме того, мы включаем восемь коротких детекторов разделения, которые измеряют перфузию кожи головы, переменную неприятностей, которая будет регрессирована из необработанных данных fNIRS18,19.

Конструкция блока для приобретения fNIRS
Подзадачи LE и UE были преобразованы в конструкцию блока. Обе подзадаки начались и закончились 60-м сидячим периодом отдыха, чтобы приобрести базовую гемодинамическую активность. За отдыхом последовали 15 рандомизированных блоков (5 блоков с одним моторным состоянием, 5 блоков когнитивных состояний и 5 блоков с двойным состоянием задач), которые были 30 с в продолжительности, в общей сложности 7,5 минут общего сбора данных для каждой подпозы. Между каждым из 15 блоков состояния, был переменный интервал отдыха приблизительно 6-8 с, чтобы гемодинамический ответ участников, чтобы вернуться к исходной линии; см. Рисунок 4.

Сокращение данных FNIRS и анализ первого уровня (одного субъекта: Необработанные данные fNIRS загружаются в собственный язык программирования и численную вычислительную среду(Таблица материалов). Каналы, созданные с помощью коротких детекторов разделения, помечены для более поздней регрессии. Значения стимулов по умолчанию, которые были созданы программным обеспечением презентации стимулов, переименованы для идентификации блоков DTS (например, одного двигателя, одного когнитивного, двойного двигателя). Далее параметры продолжительности стимула устанавливаются до 30 секунд для всех блоков DTS и 60 с для периодов отдыха. Базовая обработка затем завершается с использованием шагов из несвободного инструментария, который совместим с числовой вычислительной средой. Эти шаги включают расчет оптической плотности, а затем перерасчет оптических значений плотности с учетом данных из коротких каналовразделения 20. Далее оптическая плотность преобразуется в значения гемоглобина (дезоксигенированный гемоглобин, кислородный гемоглобин и общий гемоглобин) с использованием модифицированного закона о пивеЛамберта 21. После преобразования работает алгоритм авторегрессивной модели, который включает регрессию коротких данных канала разделения. Параметры для авторегрессивного алгоритма установлены для следовать канонической модели22. Наконец, индивидуальные данные можно визуализировать с помощью контрастов условий (например, Dual vs Single); см. Рисунок 5.

Рисунок 1: LE Subtask Производительность во время одного против двойной задачи условиях. (A)Все три участника имели более низкую скорость походки, более длительную среднюю продолжительность шага и большую изменчивость продолжительности шага во время двойного состояния задачи по сравнению с одним условием задачи, которое представляет собой двойную стоимость двигателя задачи в подбаске UE. Два из трех участников не показали никаких изменений в количестве общих шагов или средней длине шага между двойными и едиными условиями задачи. (B)Два из трех участников создали меньше слов во время двойного состояния задачи по сравнению с одним условием задачи, которое представляет собой двойную когнитивную стоимость задачи в подбаске LE. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 2: UE Subtask Производительность во время одной против двойной задачи условиях. (A)Все три участника имели меньше успешных уловов во время двойного состояния задачи по сравнению с одним условием задачи, которое представляет собой двойную стоимость двигателя задачи на подполицейской UE. (B)Два из трех участников имели меньше правильных вычитания во время двойного состояния задачи по сравнению с одним условием задачи, которое представляет собой двойную когнитивную стоимость задачи в подбаске UE. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 3: Головной зонд FNIRS. Головной зонд fNIRS включал 15 светодиодных источников (красные круги) и 15 детекторов (белые круги), которые были размещены в левой и правой моторной коре и правой префронтальной коре (PFC) и правой задней теменной коре (КПП). Это позволило нам рассчитать значения насыщенного кислородом гемоглобина (HbO) на каждом канале или пересечении источника и детектора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 4: Блок Дизайн для приобретения fNIRS. Для нейровизуаций совместимая версия DTS, LE и UE подзадачи были преобразованы в блок-дизайн. Обе подзадаки начались и закончились 60-секундным периодом отдыха для приобретения базовой гемодинамической активности. За отдыхом последовали 15 рандомизированных блоков (5 блоков с одним моторным состоянием, 5 блоков когнитивных состояний и 5 блоков с двойным состоянием задач), продолжительность которого составила 30 секунд. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 5: Данные по одной теме fNIRS. Это изображение данных одного субъекта fNIRS с использованием контрастов состояния. Это изображение контрастирует с кислородом гемоглобина (HbO) во время двойной задачи против одного двигателя задачи из подпотери LE. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

У авторов нет конфликта интересов, чтобы раскрыть.