Summary
筆跡分析ソフトウェアを大幅に運動障害を測定する既存の器具を改善する。精神病および健常対照のリスクがある個人は、ジスキネジアをテストするために手書きの作業を完了した。結果は、精神病を呈する運動障害のリスクがある若者やその筆跡鑑定が大幅に早期発見の努力のより広い普及に寄与しうることを示唆している
Abstract
成長している証拠は、移動異常が精神病のコア機能であることを示唆している。運動異常、運動障害の一つのマーカーは、前頭線条体経路におけるドーパミンの減損神経調節の結果である。動きの異常を識別するための従来の方法は、観測者ベースのレポートと力の安定ゲージが含まれています。これらの方法の欠点は、評価者、実験者バイアス、楽器の装置内の大規模なサイトの違い、および次善の信頼性のための長いトレーニング時間です。考慮これらの欠点を取ること筆跡分析ソフトウェアを介して移動し、錠剤の異常を検査するために標準化され、より良い、より効率的な手順の開発を導いてきた。精神病のリスクがある個人は、手書きの作業でかなり多くのdysfluentペンの動き（運動障害のための近位の尺度）を示した。手書き運動学は明らかにbenefすることができた、ジスキネジアを評価する従来の方法と比較して大きな進歩を提供しています精神病の病因を理解するためのicial。
Introduction
精神病の発症前の期間は、それが正式な精神病（前3番目の変数の数は、このような薬として困惑させるときに我々の理解を難読化）に光を当てることがあり、臨床と研究関心があり、また、介入の実行可能な点となる（おおよそ前駆症状症候群の2年間で、統合失調症を開発するために行く示し、そしていくつかの研究は、心理社会的認知のトレーニング、および薬理学的介入が病気の経過を改善し得ることを示唆している）1若者の⅓。この前駆症状期間は弱毒化した陽性症状（知覚異常、猜疑心、壮大感、あるいは異常な思考）および2が機能の低下によってマークされています。構造化された臨床インタビューの中で肯定的な症状の中程度の報告、および/または統合失調症性人格障害および/または統合失調症の家族歴の有無に伴う機能しての下落がconsidereしている個人前駆症状または超高リスク（UHR）シンドローム1-3を持っているD。精神病の現在の病因の概念は、それが青年期後期または成人期初期4中に個々に影響を与える神経発達障害であることを示唆している。このような遺伝学と出生前侮辱などの憲法上の要因が精神病4のための脆弱性につながる。精神病症状に寄与していると考えられて同じメカニズムはまた、運動系5を管理する責任があるように、運動異常が、このモデルの大きな関心である。研究者たちは、前に統合失調症の発症への移動の動作を理解することによって、我々は、予測する当社の能力を向上させ理解し、統合失調症6の開発に参加することができると主張している。
これはよく、後で統合失調症を開発するために行く人々が頻繁に前に病気7,8の発症に微妙な動きの異常を示すことが知られている。ウォーカーらはのビデオテープを収集小児期の統合失調症患者と運動異常が長い病気の発症前に存在し、神経学的な憲法上の脆弱性の9,10の指標であることを示し、運動異常をビデオを評価した。研究では、UHR個人が損なわれた神経の発達と大脳基底核機能8,11に関連する神経認知障害を示しているように大脳基底核は、この神経学的憲法脆弱性に関与することができることを示唆している。さらに、ミタルらは密接に大脳基底核機能にリンクされた移動の異常は、正常に精神病8,12に変換する可能性が高いUHR個人を分類することができることを示すためにオブザーバー評価を使用している。リスクグループ、指の力の安定タスク5,13,14の間に運動障害を示し、少なくとも年に一度の精神病のような体験をしたと報告非臨床精神病の個人で別。これらの知見は、MOVEMアイデアのための強力な証拠を提供するENT異常は精神病のリスクのコア機能である。明らかに、運動異常の検出と理解を向上させることができる研究は精神病の病因の理解のための予防の取り組みのために重要である。
統合失調症におけるドーパミン調節に影響し、パーキンソン病の患者は15〜17 abnormalitie動きを測定する際に、このような筆跡鑑定のためのコンピュータ化された錠剤の開発などの技術的な改良を案内して薬の副作用を理解するための努力。抗精神病薬は、ゆっくりと不随意反復動作18によって特徴づけられる遅発性ジスキネジアの開発につながる可能性があります。ニコチンの使用は、ドーパミン調節および手書き19-21運動に影響を与えることが示されている。健康的な参加者は、ニコチン22を含むチューインガムを与えられた場合など、Tuchaとランゲは、ペンの動きのなめらかさがコンピュータ化された手書き作業中に改善することを示した23を実行するために筋肉の複雑な調整を必要と垂直ストロークの優位性のペン先の動きの滑らかさを調べるために最適である。運動座標筋肉は大脳基底核15,16からの調節不全の信号を受信したときにDysfluentペンの動きが生じる。
ソフトウェア·セグメントとストロークあたりのペンの動きを分析し、平均的な正規化されたジャーク15〜17と呼ばれる運動障害の近位尺度であると考えられている変数を抽出します。ジャークはストローク23あたりの時間をかけて加速度の変化として定義されています。ため、ほとんどの洋室筆跡の垂直ストロークの異なる長さの、ジャークは脳卒中全体で正規化される。各ストロークの中では、dysfluentペンの動きが加速ピークOVより多くのことを特徴とするER所定の距離。従って、dysfluentペンの動きは滑らかさの欠如、加速度ピークのより多くの、およびジャークの値が大きいことを特徴とする。
UHRの若者の運動異常を評価するために使用される指標の改善は、病気の私達の病因の概念や一般的な運動障害の我々の理解を向上させるために重要である。精神病の危険性があるもので運動障害を理解することの努力では、筆跡解析ソフトウェアを使用して36の神経弛緩ナイーブな研究の参加者からの手書き運動学を検討した。パーキンソン病や統合失調症の患者でジスキネジアを調査中で、その幅広い使用にもかかわらず、これが意外に精神病のための超高リスク群の手書き運動を報告した最初の研究である。健康的な詐欺のグループよりもタブレットコンピュータ上で書き込みを尋ねられたとき、我々は、UHRの個人がジャークの大きな値によって特徴付けもっとdysfluentペンの動きを、示すであろうという仮説を立てたtrols。
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Protocol
1。参加者
- 大学施設内倫理委員会からプロトコルおよびインフォームドコンセントの手続きの承認を提供する。
- Craigslistの（インターネット上すなわちローカルクラシファイド広告）、電子メールの投稿、新聞広告、コミュニティ専門の紹介を使用して青年および若年成人UHR参加者を募集。
- クレイグズリスト、チラシ、新聞発表によって健康な対照の参加者を募集。
- 研究では、精神病の家族歴なし、精神症状を持つボランティアを健全な発展を見ていることを宣伝している。
- I軸障害または1 回目の度近親者における精神病性障害の任意のカテゴリの存在に基づいて、健康な対照を除外します。
注：最初の度近親者における精神障害が原因で精神病1の家族性または遺伝的リスクの健全なコントロールの除外基準として意図されています。
- すべてのPを除外頭部外傷、神経疾患、物質依存、または神経弛緩薬を服用しての歴史の存在を歴史からなる基準に基づいてarticipants。
- I軸精神病性障害（ 例えば 、統合失調症、統合失調感情障害、統合失調症）の存在に基づいてUHR参加者を除外します。
2。臨床インタビュー
- 列車の面接は、2ヶ月の期間にわたって前駆症状症候群とAxis-I、DSM IVの障害のための構造化臨床面接（SCID）を診断するために、前駆症状症候群の構造化インタビュー（SIPS）を管理できます。
- カッパ≥80の最小調査基準を超えることが、臨床のインタビューに評価者間の信頼を確立します。
- 陽性症状および/または統合失調症性人格DISの存在に伴う世界的な機能の低下の程度のレベルにより前駆症状や高リスク症候群の基準を定義順序および/または統合失調症の家族歴。
- 症状のそれぞれの寸法の指標として各カテゴリの合計スコアを計算します。
注：SIPSは、正、負、および無秩序な寸法などの前駆症状ドメインのいくつかの明確なカテゴリをゲージ。 - 精神病性障害の診断を除外するために軸-I、DSM-IVの病気のための構造化臨床面接（SCID）を管理。
注：この尺度は、思春期の集団において優れた評価者間信頼性を有することが実証されており、統合失調症スペクトラム障害を有する青年の集団に焦点を当てたいくつかの以前の研究で使用されている。 - 過去月の間に、参加者のニコチンの使用状況を評価します。一日0 =禁欲と5 = 20 +タバコと0-5のスケールでタバコの使用を評価する。
3。手書きタスク
- タブレットコンピュータとnoninkingペンでNeuroscript MovAlyzeRソフトウェアを実行します。
- C言語ノートカードにLLeeLLeeの例をreate（ 図1を参照）。
注：ソフトウェア刺激は、以前に記載されており、統合失調症患者の運動異常を検出し、パーキンソン病患者15〜17の有効なツールであることが示されている。
図1。テスト条件の例。参加者は、MIDセクションの筆記体で単語LLeeLLeeを書くように指示されています。それは彼らが指示を理解するように参加者を表示するためにこのような例を持っていると便利です。
- 実験を通して、参加者から見える例のノートカードのままにしておきます。注：ノートカードは、参加者が実験を理解するのに役立ちます。
- ×28センチウィット18センチメートルの書き込みスペースを提供するために、風景モードにオリエントタブレット1,280×800ピクセルの解像度ヘクタール。
- 参加者は快適な書き込み位置にコンピュータの画面を配置することができます。
- 測定されたサンプリング·レート（ 例えば 100〜200ヘルツ）にソフトウェアでサンプリングレートを設定します。
- 利き手2センチガイドラインに筆記体で単語LLeeLLeeを書くために、参加者に指示する。
注：条件は、4領域に書き込み面を分割するようにプログラムされている。 1cmの2センチメートル、および4 cmの水平ラインが存在する。 1cmの領域がマークされたトップです。 2センチメートル領域は、MIDマークされ、4センチメートル領域はボットをマークされています。参加者は3つのすべての試験のためのMIDセクションを使用します。 - 各試験の間に目に見える指示を守ってください。
注：「MID通常速lleellee DH」を次のように作業の指示が画面上部に表示され、公開されています。参加者は、これらの命令が半ばセクションの単語LLeeLLeeを書くことを意味していることを前にプログラムを起動するように言われるべきである利き手で快適な手書き速度で。また、書き込み中に参加者がエラーをした場合、ソフトウェアが自動的に裁判をやり直すことに注意してください。
4。処理試験
- ローパス12 Hzフィルタ、高速フーリエ変換を使用してプロセス試験は、1.75シャープネスで、1塊のサンプル、および1アップサンプリングファクタを間引く。末尾のペンリフトを外し、水平ベースラインに回転させます。ゼロラジアンに垂直方向の速度で分割するときに追加の反時計回りの回転を設定します。
注：これらはプログラムのオプション内で選択された場合筆跡分析ソフトウェアは、自動的にこれらの処理ステップを組み込む。 - 試用あたりの平均正規化されたジャークのための2つのセンチメートル（ANJ）でLLeeLLeeターゲット変数の絶対値を集計。裁判や脳卒中全体で崩壊。
注意：ANJは、移動訥弁の尺度である。高いANJが大きな訥弁を示します（ 図2を参照3）でジャークの垂直成分に基づいており、ペン先の垂直位置の第三時間微分、すなわち 。 Dysfluencies、力の急激な変化によって引き起こされます。 （摩擦を無視すれば）加速度で2回目誘導体は、正味の筋肉の力に比例する。したがって、3回目の誘導体は、力の変化に比例する。訥弁の全体的な測定値を得るために垂直ジャークは（単位はcm 2 /秒5である）、脳卒中の期間全体で乗と統合されています。期間や脳卒中の縦のサイズにこの措置に依存しないようにするには、ストローク期間の5電力（単位は秒5）で、縦サイズの逆数の積分を掛け（単位は1/cm 2である）の二乗。結果は、したがって、無単位である。正規化されたジャークにかかわらず、幅と高さの加速曲線の形状について説明します。に最終的な結果の平方根をとるグッとANJ比例します
裁判のANJは、最大裁判23のストロークまでのすべての間で正規化されたジャーク推定値の平均値によって定義されます。
図2。対照参加者からの試験は 、 各試験は16ストロークに分割されています。平均正規化ジャークの解析のためのストロークの分割は（青）最初のペンストロークで示されている。青いブラケットは、脳卒中の概要を説明し、円はストロークセグメントの開始と停止を示している。 するには、ここをクリックしてください大きな画像を表示します。
5。統計分析
- 丁重に、連続して、カテゴリ人口統計学的変数群間の差を調べるために独立した2両側t検定とカイ二乗検定を用いている。必要に応じて、レーベンの試験による分散の格差を調整。
- 独立変数として共分散分析（ANCOVA）グループとニコチンの使用と性別をコントロール（UHRおよびコントロール）を採用し、ANJは、裁判全体に崩壊した。
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Representative Results
年齢、教育年数、あるいは親の教育などの人口統計学的特性に群間で有意差は（参加者の人口統計学の故障については表1を参照）ありませんでした。カイ二乗検定は、UHR群でより男性、対照群でより多くの女性とジェンダーのχ2に群間で有意差は0.05≤（1、N = 36）= 5.46、Pを、明らかにした。そこにタバコの使用頻度の有意な群の違いがあったT（22.9）= 2.15、P≤0.05、UHR参加者がコントロールよりも多くを吸うことを示している。 UHR参加者は、すべてのコントロールは、症状の正（T（37）= 10.9、0.001≤P）を含むドメイン、負（T（37）= 6.9、0.001≤P）、無秩序な（T（37）= SIPSよりも有意に高く評価された6.7、0.001≤P）、および一般（T（37）= 5.7、0.001≤P）。
| UHR | コントロール | | P≤ | | |
| 平均（SD） | 18.43（1.91） | 17.45（2.43） | 17.97（2.19） | 0.3 |
| 男性 | 13 | 6 | 19 | |
| 女性 | 5 | 12 | 17 | |
| 合計 | 18 | 18 | 36 | |
| アジアの | 0 | 3 | 2 | |
| ブラック | 1 | 0 | 1 | |
| ヒスパニック | 2 | 5 | 7 | |
| 白 | 15 | 10 | 25 | |
| 平均（SD） | 12.39（1.85） | 11.67（2.25） | 12.03（2.06） | 0.3 |
| 平均（SD） | 16.20（1.57） | 15.94（2.42） | 16.09（2.01） | 1 |
| 平均（SD） | 11.619（4.33） | 0.78（1.31） | 6.62（6.37） | 0.001 |
| 平均（SD） | 11.62（6.83） | 1（1.53） | 6.72（7.37） | 0.001 |
| 平均（SD） | 5.9（3.56） | 0.45（0.98） | 3.38（3.84） | 0.001 |
| 平均（SD） | 6.62（4.26） | 0.78（1.7） | 3.92（4.42） | 0.001 |
| 平均（SD） | 43.92（25.55） | 30.99（17.29） | 36.47（22.03） | 0.05 |
表1。人口統計学的特性と結果。サンプルの人口は、年齢や親の教育のための変数に差は認められなかった。超高リスク群においてより男性および対照群においてより雌が群間で有意な性別差があった。
タバコの使用は運動21,24の責任分野でのドーパミンの調節を仲介するため、ここでは、電子共変量としてタバコの使用頻度を処理することによって、グループ差をxamined。性別は群間で有意差があったように、オス/メスはまた、統計的共変量として扱われていました。グループは、平均的な正規化されたジャークF（3、32）のための有意差を示した= 3.98、P = 0.02、D = 0.59。これらの結果は、UHR基が（ 図3参照）よりdysfluentペンの動きを示す、ANJの大きな値を示し、筆跡分析は、高リスクの参加者における運動障害の存在を検出している可能性があることを示唆している。
図3。 UHR参加者のdysfluentペンの動き。健常対照と比較すると（ 図2参照）、UHR参加者の平均正規化されたジャークの大幅な増加がある。:/ / www.jove.com/files/ftp_upload/50852/50852fig3large.jpg "ターゲット=" _blank ">大きな画像を見るにはここをクリックしてください。
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Discussion
本研究では、有意な、よりdysfluentペンの動きの証拠および運動の異常を検査する筆跡分析プログラムを用いてUHR試料中の運動障害の存在を発見した。
伝統的に、観察者ベースの評価尺度は、薬物の副作用15-17を監視するために、運動異常を測定するために利用されてきた。しかし、観測者格付けは、長期評価者のためのトレーニング時間、実験誤差、次善の信頼性16を含む重要な欠点がある。測定の他の供給源は、時代遅れのソフトウェアやコンピュータのハードウェアを使用し、有効ではあるが、あるための装置およびしきい値の大きいサイトベースの異質性の普及普及や勉強·バイ·研究、比較のために実用的ではない。それは集中的な訓練を必要とせずに運動を分析する容易に入手し、信頼性の高い方法を使用しているため、本研究では、前作を改良し、ハルドワールを見つけるまでの時間、またはハードディスクをセットアップするE 25。これは、機器によって基づく評価は臨床評価者規模にプラスとなり、それらの患者を検出することも注目すべきである（ 例えば異常な不随意運動評価尺度を、AIMS）の患者の追加の割合が微妙に/サブスレッショルド動作異常を検知するために加えて、20,26それは、目27によって見逃される。従って、このような筆跡分析のためのコンピュータ化された錠剤のような標準化された楽器のアプローチの使用は、唯一の精神病に見られる有意な動きの異常を発症する過程にあるリスクのある集団のために非常に有用であることを表す。
現在の調査結果は、運動異常が精神病のリスクのコア機能であることを示し、作業のボディをサポートしています。動きの異常と前駆症状が強く前頭側線条体回路28内のドーパミンの調節不全と関連している。手書き運動学は、信じられないほどの量を提供してきました運動障害および精神病におけるドーパミンの役割の理解を支援するための研究。類似の手書きパラダイムを採用する以前の研究は、ドーパミンアゴニストで処置したパーキンソン病患者がよりdysfluentペンの動き17,23,29を示すことを見出した。さらに、神経遮断薬で処置したことがない統合失調症患者は、健康な対照患者15よりも高いANJを示しています。一緒になって、結果が調節不全ドーパミンの効果を分析し、精神病のリスクがある人のための予防の取り組みに強い援助可能性の方法に向けた約束を示しています。
今後の研究で扱われるべきである、この研究にはいくつかの制限があります。以前の研究で用いたサンプルサイズは、しかしながら、統合失調症患者と健常対照とを比較したものと同様であり、明らかに、より大きなサンプルサイズは、本仮説を調べるために必要とされる。コンピュータ化されたタブレットは、運動を測定する多くの利点を提供して異常は、UHR個人で観察ANJ値に運動異常のオブザーバに基づく評価尺度を比較して、この研究領域を強化することができます。私たちは、書き込み平滑性を分析するための唯一の条件が含まれていました。他のライティング条件のバッテリーを利用し、将来の研究ではUHR個人における運動異常の我々の理解を通知するために立っている。研究では、より日常的な手書き作業の自然なサイズに似ているか、ノートカードからの刺激をコピーする必要はありません条件は筆跡鑑定の結果を一般化するのに役立つ可能性を含め、参加者のための可能な限り自然な書き込み作業を行うように努めている間。手書き解析ソフトウェアを用いて縦断的研究では、潜在的なリスクマーカーを理解し、精神病のリスクがある人のための介入を実施するための努力を導く可能性がある、精神病の発症の前後で前頭皮質下システムで発生的に基づいて変更を正確に特定するのに役立つ可能性があります。
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Disclosures
著者デレク·J·ディーン、マイケルCaligiuri、およびビジェイA.ミタルは、彼らが競合する金融利害関係はありません宣言します。著者は、ハンス·レオTeulingsが開発され、ペンの動きを記録し、分析するMovAlyzeRソフトウェアを販売NeuroScriptの所有者である。
Acknowledgments
この作品は、博士ミタルに健康補助金R01MH094650の国立研究所によってサポートされていました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fujitsu Lifebook T901 Tablet Computer | Fujitsu Ltd. | http://www.shopfujitsu.com/store/ | |
| Neuroscript MovAlyzeR | Neuroscript LLC | http://www.neuroscript.net/movalyzer.php |
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