眼球追跡を用いた非認知症パーキンソン病患者における眼球運動パラメータと認知機能の関係の特徴付け
Summary
ここでは、非認知症パーキンソン病患者における眼球運動パラメータと認知機能との関係を研究するプロトコルを提示する。実験では、アイトラッカーを使用して、視覚的な検索タスクでサカディック振幅と固定時間を測定しました。その後、マルチドメイン認知タスクのパフォーマンスとの相関関係を測定した。
Abstract
認知障害は、予後に影響を与えるパーキンソン病の一般的な現象です。パーキンソン病の認知機能の簡単で非侵襲的で客観的なプロキシ測定は、早期認知機能低下を検出するのに役立ちます。生理学的指標として、眼球運動パラメータは被験者の属性と知性によって混同されず、認知機能と相関する場合はプロキシマーカーとして機能する可能性があります。この目的のために、本研究は、複数のドメインにおける認知テストにおける眼球運動パラメータとパフォーマンスとの関係を検討した。実験では、アイトラッキングを用いた視覚的な検索タスクを設定し、被験者はコンピュータ画面上にランダムに散らばったアルファベットの配列に埋め込まれた数字を探すように求められました。数字とアルファベットの区別は、目の動きパラメータに対する認知能力の交絡効果が最小限に抑えられます。平均サカディック振幅と固定期間は、視覚的な検索タスク中にキャプチャされ、計算されました。認知評価バッテリーは、正面エグゼクティブ機能、注意、言語および視覚記憶のドメインをカバーしました。長時間の固定期間は、言語流暢さ、視覚および言語記憶におけるパフォーマンスの低下に関連し、パーキンソン病における認知機能のプロキシマーカーとしての眼球運動パラメータの使用に関するさらなる研究を可能にした。患者。実験パラダイムは、パーキンソン病患者のグループで非常に許容可能であることが判明しており、同様の研究の質問のために他の疾患エンティティにトランス診断的に適用することができます。
Introduction
パーキンソン病は、古典的に運動障害です。しかし、この疾患は認知障害にも関連しており、認知症への進行は一般的な1である。パーキンソン病における認知障害の病態生理学はよく理解されていない。これは、Braakのステージング2に基づいて皮質領域におけるアルファシヌクレイン堆積に関連すると考えられている.また、ドーパミン作動性およびコリン作動性系の変性の二重症候群が予後3を有する異なる認知障害につながることが提案された。パーキンソン病の認知障害に関与する正確なメカニズムをさらに解明するためには、より多くの研究が必要です。臨床的側面では、認知障害の存在は予後4、5に重大な影響を及ぼす。したがって、臨床現場における認知機能の評価は不可欠である。しかし、長い認知評価は、患者の精神的および運動的状態によって制限される。そのため、認知機能に対する疾患の負担を反映できる非侵襲的で簡単な測定が必要である。
眼球運動の異常は、パーキンソン病の初期の段階から広く記載されています6,しかし、病態生理学は、認知障害のそれよりもさらによく特徴付けられています.眼球運動の生成は、視覚感覚入力の変換を介して、絡み合った皮質および皮質下ネットワークによって、効果7のための脳幹の眼球運動核への信号にサブサーブされる。これらのネットワークにおけるパーキンソン病病理の関与は、観察可能な眼球運動異常につながる可能性がある。おそらく、眼球運動と認知機能の制御を支配する神経解剖学的構造の重複があります。さらに、他の神経変性疾患におけるサッカディック眼球運動と認知機能との関係を調べる研究が行われている8.このような理由で、パーキンソン病における認知機能のプロキシマーカーとしての眼球運動パラメータの使用を検討する価値があります。1つの断面研究9は、減らされたサッカディック振幅と長い固定期間がパーキンソン病における世界的な認知障害の重症度に関連していることを示した。しかし、眼球運動パラメータと特定の認知領域との相関関係に関するデータが不足している。一般的な認知状態ではなく、特定の認知ドメインの測定の重要性と必要性は、個々の認知ドメインがパーキンソン病3の差分予後情報を通知し、それらによってサブサバナ化されるということです。異なるニューラルネットワーク。本研究の目的は、眼球運動指標と異なる認知機能との間の特定の関係を探ることを目的とした。これは、アイトラッキング技術を用いてパーキンソン病の認知機能低下のバイオマーカーの開発を構築するための基盤を確立するための第一歩です。
提示された実験パラダイムは、認知評価とアイトラッキングタスクの2つの主要な部分で構成されています。認知評価バッテリーは、注意とワーキングメモリ、エグゼクティブ機能、言語、言語記憶および視覚機能を含む認知機能の範囲を包含した。これらの5つの認知領域の選択は、パーキンソン病10における軽度の認知障害に対する運動障害学会タスクフォースガイドラインに基づいており、評価を構築するために局所的に利用可能な認知テストのセットが選択された。バッテリー。9に言及したパーキンソン病認知に関する以前の同様のアイトラッキング研究では、被験者が視覚認知タスクに従事している間に眼球運動パラメータを抽出した。被験者の認知能力。この研究は、眼球運動パラメータと異なる認知領域との相関関係を評価することを目的としており、眼パラメータに対する認知能力の潜在的な交絡効果に対処する必要があります。この点に関して、アルツハイマー病11に関する別のアイトラッキング研究から適応した視覚検索タスクは、被験者の眼球運動パラメータを捕捉するために用いられた。タスク中、被験者は複数のアルファベットの気晴らしの中でコンピュータ画面上の単一の番号を検索する必要がありました。このタスクは、サッカディック眼球運動と視覚固定の代替使用を引き起こし、その異常はパーキンソン病で広く説明されている。数とアルファベットの同定と差別化は、認知機能の需要が最小限に抑えられ、したがって、この研究の研究の質問に答えるのに適している過剰に学んだタスクです。コンピュータプログラムは、Röslerら11によって述べられている仕様と設計に基づいて開発されました.私たちのアイトラッカーの内蔵ソフトウェア内で実行される彼らの元の研究で。今回の研究では、アイトラッキングデータの分類と解析のための社内アルゴリズムも開発した。
Protocol
Representative Results
Discussion
上記のプロトコルは、パーキンソン病における認知機能の代理マーカーとしての眼球運動パラメータの潜在的な臨床的有用性を探索する上での縦断研究の最初の部分として設計された。自己ペースのサッカデ、反射的なサッカデ、および反サッカデ25、26、27などのより古典的なアイトラッキングパラダイムを調べる研究が…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者たちは、原稿に関する彼の助言に対してハーヴェイ・ハング博士に感謝したいと思います。
Materials
| Computer | Intel | ||
| Computerized cognitive assessment tool | CANTAB | CANTAB Research Suite | Contains Pattern Recognition Memory, Spatial Span, and Stockings of Cambridge |
| Eye Movement Analyzer | Lab Viso Limited | https://github.com/lab-viso-limited/visual-search-analyzer | |
| Eye tracker | Tobii | Tx300 | 23 inch computer screen with resolution of 1920×1080, Sampling rate at 300Hz |
| Hong Kong List Leanrning Test | Department of Psychology, The Chinese University of Hong Kong | The Hong Kong List Learning Test (HKLLT) 2nd Edition | |
| Stroop test | Laboratory of Neuropsychology, The University of Hong Kong | Neuropsychological Measures: Normative Data for Chinese, Second Edition (Revised) | |
| Tobii Studio | Tobii | Tobii Studio version 3.2.2 | Computer programme for running the visual search task |
| Visual Search Task | Lab Viso Limited | https://www.labviso.com/#products |
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