Пересмотренные и нейровизуализ-совместимые версии двойного экрана задачи

В предыдущей работе использовались двойные тесты для оценки спортсменов с недавним сотрясением мозга. Наш протокол важен, потому что мы создали более короткую и экономичную меру, которая позволяет проводить одновременную нейровизуализацию. Если наш скрининг двух задач эффективен для выявления больших затрат на двойную задачу у спортсменов с сотрясением мозга, он будет применим для использования в различных клинических условиях.

Для выполнения подзадачи с нижними конечностями с одним условием поместите три блока для йоги в горизонтальном положении ровно на 4,5 метра друг от друга вдоль 18-метровой дорожки и надежно прикрепите смарт-устройства к лодыжкам участника. Проинструктируйте участника, что он должен будет идти как можно быстрее, переступая через препятствия, и быстро нажимайте на оба акселерометра, чтобы начать тест, используя секундомер, чтобы измерить время, необходимое участнику для выполнения задания. Когда пятка участника ударяется о землю, будут генерироваться исходные данные, которые можно проанализировать для оценки характеристик походки участника.

В конце задания сообщите участнику о времени, которое ему потребовалось для выполнения задания из-за его единственного моторного состояния. Затем попросите участника произнести как можно больше слов, которые начинаются с определенной буквы. Для подзадачи с двумя нижними конечностями, проинструктировав участника, как выполнять задачу, коснитесь обоих акселерометров, чтобы начать задачу, и засеките время участника, пока он как можно быстрее преодолевает препятствия, одновременно произнося как можно больше слов, начинающихся с определенной буквы.

Для выполнения одной подзадачи с верхними конечностями с помощью малярной ленты отметьте расстояние 1,5 метра от стены и попросите участника встать за лентой. Поставьте рядом с участником корзину с теннисными мячами и попросите участника выполнить бросок в стену чередующимися руками в течение 30 секунд, используя новый мяч из корзины для всех мячей, которые он не сможет поймать. В конце задания попросите участника последовательно вычесть семь из заданного числа в течение 30 секунд.

В подзадаче с двумя верхними конечностями попросите участника выполнить бросок от стены чередующимися руками, последовательно вычитая семь из заданного числа в течение 30 секунд, выбирая новый мяч из корзины после любых промахов, если это необходимо. Чтобы организовать задачу, совместимую с нейровизуализацией, разместите блоки для йоги в вертикальном положении, чтобы отметить начало и конец 15-метровой дорожки, и разместите два блока для йоги в горизонтальном положении ровно в пяти метрах друг от друга вдоль 15-метровой дорожки. Затем отметьте расстояние в 1,5 метра от гладкой поверхности стены.

Затем измерьте окружность головы участника и наденьте на голову участника шапочку fNIRS соответствующего размера с предварительно размещенными оптодами и детекторами коротких каналов. Включите специальный ноутбук для сбора данных и подключите его к сети WiFi устройства fNIRS. В программном обеспечении для сбора данных fNIRS выберите устройство fNIRS и выполните калибровку для оптимизации интенсивности света.

В конце калибровки проверьте уровни сигнала оптодов, которые должны быть приемлемыми или отличными. Чтобы зафиксировать оптоды с уровнем сигнала, не превышающим допустимый, снимите оптод с кепки и сделайте пробор на волосах участника, чтобы обеспечить прямое соединение с кожей головы участника. Чтобы получить данные нейровизуализации подзадачи нижних конечностей, откройте программное обеспечение для представления стимулов и выберите файл подзадачи нижних конечностей.

Пусть участник сядет в кресло и нажмет кнопку «Пуск», чтобы начать сбор исходных данных fNIRS. Введите идентификатор субъекта, нижнюю конечность, возраст и пол во всплывающем окне и нажмите «Начать эксперимент». Сообщите участнику, что начинается период тихого отдыха, и нажмите клавишу пробела, чтобы начать 60-секундный период отдыха.

В конце периода отдыха объясните участнику график заданий по нижним конечностям и нажмите пробел, чтобы начать первое испытание. После проведения 15 рандомизированных испытаний подзадач для нижних конечностей дайте участнику отдохнуть еще 60 секунд в кресле. По окончании периода отдыха выйдите из файла подзадачи в программном обеспечении для представления стимулов и остановите сбор данных в программном обеспечении для сбора данных fNIRS.

Затем извлеките акселерометры из лодыжек участника и используйте программное обеспечение для выполнения анализа верхних конечностей, как показано на рисунке. В конце периода отдыха объясните участнику график заданий для верхних конечностей и нажмите клавишу пробела, чтобы начать первое испытание. В этих репрезентативных анализах трех участников мужского пола наблюдалась более медленная скорость ходьбы, более большая средняя продолжительность шага и большая вариабельность продолжительности шага во время двойных заданий по сравнению с одиночными задачами.

Напротив, двое из трех участников не показали никаких изменений в общем количестве шагов или средней длине шага в условиях одиночного двигателя по сравнению с двумя задачами. Двое из трех участников также произнесли меньше слов во время выполнения двойной когнитивной задачи по сравнению с условием одной задачи. У всех трех участников мужского пола наблюдалась стоимость двойного мотора с меньшим количеством успешных уловов, наблюдаемых в условиях двойного задания по сравнению с одним двигателем.

Меньшее количество правильных вычитаний в условиях двойной задачи также наблюдалось у двух из трех участников по сравнению с условием одной задачи. Здесь можно наблюдать за картой размещения 15 светодиодных источников и 15 детекторов на голове участника. Использование колпачка fNIRS во время испытаний подзадач нижних и верхних конечностей позволяет измерять и сравнивать уровни насыщенного кислородом гемоглобина, вырабатываемые участником во время выполнения двойных и одиночных двигательных подзадач.

Во время сеанса двойного теста, совместимого с нейровизуализацией, самое важное, что нужно помнить, — это предоставить участнику правильные инструкции по выполнению заданий и обеспечить их понимание. Поскольку fNIRS позволяет нам оценивать только поверхностные корковые структуры, наши данные могут свидетельствовать о том, что мы должны проводить комплементарную нейровизуализацию с использованием чего-то вроде фМРТ для оценки более глубоких структур мозга.