Behavior

גרסאות מתוקנות ותואמי דימות מוחי של מסך המשימה הכפולה

Published: October 5, 2020 doi: 10.3791/61678

Allan M. Aumen*¹, Kelly J. Oberg*¹, Susan M. Mingils², Cecelia B. Berkner³, Brian L. Tracy³, Jaclyn A. Stephens^1,2

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

Summary

פיתחנו את מסך המשימה הכפולה (DTS) המקורי כאמצעי נייד בעלות נמוכה שיכול להעריך ספורטאים עם פגיעה מוחית טראומטית קלה הנגרמת על ידי ספורט. תיקנו את ה-DTS המקורי לשימוש קליני עתידי ופיתחנו גרסה תואמת דימות מוחי של ה-DTS למדידת בסיסים עצביים של ביצועי משימה יחיד וכדואלי.

Abstract

פרדיגמות משימה כפולה בו זמנית להעריך יכולות מוטוריות וקוגניטיביות, והם יכולים לזהות עדין, שאריות ליקויים ספורטאים עם פגיעה מוחית טראומטית קלה לאחרונה (mTBI). עם זאת, פרדיגמות המשימה הכפולה בעבר התמקדו אך ורק במיומנויות גפיים נמוכות יותר והסתמכו על ציוד מעבדה מסורבל ויקר - ובכך הגבילו את המעשיות שלהם להערכת mTBI יומיומית. לאחר מכן, פיתחנו את מסך המשימה הכפולה (DTS), שלוקח <10 דקות לנהל ולהבקיע, משתמש בציוד נייד בעלות נמוכה, וכולל תת פעילויות בגפיים התחתונות (LE) ובגפיים העליונות (UE). מטרת כתב היד הזה הייתה כפולה. ראשית, אנו מתארים את פרוטוקול הניהול עבור DTS המתוקן, אשר תיקנו כדי לטפל במגבלות של DTS המקורי. באופן ספציפי, התיקונים כללו תוספות של מכשירים חכמים כדי לרכוש נתוני הליכה מפורטים יותר והכללה של תנאים קוגניטיביים בודדים כדי לבדוק ביצועים קוגניטיביים משובשים בתנאי משימה כפולה. חשוב לציין, DTS המתוקן הוא מדד המיועד לשימוש קליני עתידי, ואנו מציגים תוצאות מייצגות משלושה ספורטאים גברים כדי להמחיש את סוג הנתונים הקליניים שניתן לרכוש מהמדד. חשוב לציין, יש לנו עדיין להעריך את הרגישות והספציפיות של DTS המתוקן ספורטאים עם mTBI, שהיא יוזמת המחקר הבאה. המטרה השנייה של כתב יד זה היא לתאר גרסה תואמת דימות מוחי של DTS. פיתחנו גרסה זו כדי שנוכל להעריך את היסודות העצביים של ביצועי משימה יחיד וכפילי, להבנה אמפירית טובה יותר של הגירעונות ההתנהגותיים הקשורים ל- mTBI. לפיכך, כתב יד זה מתאר גם את הצעדים שנקטנו כדי לאפשר מדידת ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום פונקציונלית בו זמנית (fNIRS) במהלך ה- DTS, יחד עם האופן שבו רכשנו והשלמנו עיבוד ברמה הראשונה של נתוני fNIRS.

Introduction

בכל שנה, 42 מיליון אנשים ברחבי העולם סובלים מפגיעות מוח טראומטיות קלות (mTBIs)¹. למרות שפעם נחשב שפיר, מחקר חדש מציין כי mTBIs, במיוחד mTBIs לחזור, יכול לעורר השלכות שליליות מתמשכות, כגון הפרעות פיזיות, קוגניטיביות, ושינה²^,³^,⁴. לאחר מכן, חוקרים וקלינאים מחפשים הערכות משופרות ושיטות טיפול כדי להבין ולטפל mTBI.

עד כה, שיטת העבודה הטובה ביותר להערכת mTBI כוללת סימפטומים שדווחו על ידי עצמם ומדידה אובייקטיבית של תפקוד נוירוקוגניטיבי ומוטורי⁵. עם זאת, אנשים מסוימים, כמו ספורטאים ברמת קולג'ים תחרותיים, ידועים בתת דיווח סימפטומים הקשורים mTBI⁶, הגבלת התועלת של דוחות סימפטום. אמצעים אובייקטיביים neurocognitive ותפקוד מוטורי יש גם מגבלות, כולל אמינות בדיקה חוזרת ירודה, הסתמכות על בדיקות בסיסיות, או קושי מספיק עבור ספורטאים בעלי ביצועים גבוהים⁷^,⁸^,⁹. עם זאת, פרדיגמות משימה כפולה - אשר בו זמנית להעריך יכולות מוטוריות וקוגניטיביות - יכול לזהות עדין, ליקויים שיורית עשוי להיות שימושי במיוחד להערכת ספורטאים בעלי ביצועים גבוהים¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴.

מחקרים קודמים שהשתמשו בפרדיגמות של משימות כפולות שילבו לעתים קרובות ציוד מעבדה מסורבל ויקר, כגון מערכות לכידת^{תנועה 14}, כדי להעריך ספורטאים בעלי ביצועים גבוהים. בעוד שמערכות אלה יכולות למדוד במדויק ליקויים מוטוריים עדינים, הן אינן מעשיות לשימוש בהערכת mTBI יומיומית בשל עלות ציוד גבוהה, ניידות מוגבלת ותקופות ניהול ארוכות (כלומר, ≥ 45 דקות לאדם). יתר על כן, מחקרים רבים בעבר פרדיגמה משימה כפולה התמקדו אך ורק על פלג הגוף התחתון או מיומנויות גפיים תחתון, כגון איזון או^{הליכה 11}^,¹²^,¹³^,¹⁴. ניתן לטעון כי תפקוד הגפיים העליונות וקואורדינציה של עין-יד חשובים גם לספורטאים בעלי ביצועים גבוהים בספורט רבים. לכן, פיתחנו את מסך המשימה הכפולה (DTS), שהוא מדד קצר שנועד להינתן ולהבקיע ב - <10 דקות עם מכשירים ניידים וזולים. DTS מקורי זה כלל תת-פעילות של קיצוניות תחתונה (LE) וגפיים עליונות (UE), אשר העריכו את מהירות ההליכה (באמצעות סטופר) ותיאום עין-יד בתנאי מנוע יחיד ומשימות כפולות¹⁵.

במחקר ההיתכנות הראשון, 32 משתתפות מתבגרות בריאות ונשים השלימו את ה-DTS המקורי. מחקר זה נועד לקבוע כי DTS יכול לעורר עלויות מנוע משימה כפולה, כפי שצוין על ידי ביצועים מוטוריים מופחתים במהלך משימה כפולה לעומת תנאי מנוע יחיד. ביקשנו גם לקבוע כי DTS יכול להיות מנוהל והבקיע בתוך פחות מ 10 דקות. גילינו שלכל המשתתפים היו ביצועים ירודים יותר של מנוע משימה כפולה בתת פעילות אחת לפחות. בנוסף, הצלחנו לנהל את DTS בממוצע של 5.63 דקות ולהבקיע את המבחן ב 2-3 דקות¹⁵.

למרות שמבחן ההיתכנות הראשון הצליח, התגלו כמה מגבלות. בעיקר, מהירות ההליכה נמדדה עם סטופרים, אשר נוטים לטעות אנוש טבעית. לכן, ב- DTS המתוקן השתמשנו במכשירים חכמים עם מדי תאוצה מובנים (טבלת חומרים) על כל קרסול. תוספת זו שמרה על השימוש במכשירים ניידים וזולים ועדיין סיפקה מדדים מתוחכמים של מהירות הליכה, מספר כולל של צעדים, אורך צעד ממוצע, משך צעד ממוצע ושונות משך הצעד. מגבלה נוספת של DTS המקורי היה היעדר תנאים קוגניטיביים בודדים, אשר מנע הערכה של עלויות קוגניטיביות משימה כפולה. עלויות קוגניטיביות של משימות כפולות מוגדרות כביצועים קוגניטיביים ירודים יותר במהלך המשימה הכפולה לעומת מצב קוגניטיבי יחיד. לאחר מכן, עבור תת הפעילויות LE ו- UE, הוספנו מצב קוגניטיבי יחיד (המתואר בפרוטוקול).

בנוסף לפיתוח מדד לשימוש קליני עתידי, אחת המטרות ארוכות הטווח של הקבוצה היא להעריך את היסודות העצביים של ביצועי משימה יחיד וכפילי בספורטאים בריאים ולהשוות ממצאים אלה לספורטאים עם mTBI הנגרמת על ידי ספורט. לכן, יצרנו גרסה תואמת הדמיה מוחית של DTS. אנו מבקשים לקבוע אם ניתן לשנות בהצלחה את ה- DTS לשימוש עם מדידת ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום פונקציונלית בו-זמנית (fNIRS), ואנו משתמשים בהתקן fNIRS נייד שתוכנן במיוחד כדי להתאים לתנועה מוטורית ברוטו על-ידי הפחתת ההשפעה של ממצאי תנועה. כמו כן, למכשיר זה יש את הכמות הגדולה ביותר של כיסוי ראש, למיטב ידיעתנו, עבור מכשירים ניידים הזמינים כיום למטרות מחקר(טבלת החומרים).

לסיכום, פרוטוקול המחקר נועד לבצע את הפעולות הבאות:

תאר את פרוטוקול הניהול עבור מסך המשימה הכפולה (DTS) המתוקן, שהוא מדד שעצבנו מחדש כדי להתמודד עם המגבלות של DTS¹⁵ המקורי ומדד המיועד לשימוש קליני עתידי.
תאר את פרוטוקול המחקר עבור מסך המשימה הכפולה (DTS) התואם להמחשת המוח, אשר תכננו להעריך את היסודות העצביים של ביצועי משימה יחיד וכפילי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הליכי המחקר אושרו על ידי ועדת הביקורת המוסדית (IRB) באוניברסיטת קולורדו סטייט, וכל המשתתפים הבוגרים סיפקו הסכמה מדעת בכתב לפני השלמת כל הליכי המחקר. הסכמה מדעת בכתב ניתנה על ידי הורים למשתתפים מתחת לגיל 18, ומשתתפים קטינים גם סיפקו הסכמה בכתב לפני השלמת כל הליכי הלימוד.

1. מסך פעילות כפול מתוקן (DTS)

תת-מטזית של קיצוניות תחתונה (LE)
1. התחל את התנאי המוטורי היחיד.
  1. מניחים שלושה בלוקים יוגה במצב אופקי בדיוק 4.5 מ 'זה מזה לאורך שביל 18 מ '.
  2. חבר בחוזקה מכשירים חכמים לכל קרסול כדי לזהות שביתות עקב ולקבל מאפייני הליכה.
  3. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  4. הורה למשתתפים ללכת מהר ככל האפשר תוך כדי דריכה על מכשולים. התחל איסוף נתונים בטלפונים החכמים והקש בחדות על המכשירים בו-זמנית ליישור הזמן הבא של שני זרמי הנתונים הנפרדים מהרגליים השמאלית והימנית.
  5. מדוד את הזמן עד הסוף באמצעות סטופר המופעל ביד.
  6. הפסק הקלטת וידאו.
2. התחל את המצב הקוגניטיבי היחיד.
  1. ספר למשתתף את הזמן שהוקצה לו עבור מצב זה, תוך שימוש בזמן ההשלמה ממצבו המוטורי היחיד (עיגול עד שנייה מלאה).
  2. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  3. הורה למשתתפים לציין מילים רבות ככל האפשר המתחילות באות מסוימת (A או F).
    הערה: אותיות מאוזנות בין המשתתפים ובין תנאי המשימה הבודדת והכוכבית. המספרים מאוזנים בין המשתתפים ובין תנאי הפעילות הבודדת והכפילה.
  4. הפסק הקלטת וידאו.
3. הפעל את תנאי הפעילות הכפולה.
  1. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  2. הורה למשתתפים ללכת מהר ככל האפשר תוך דריכה על מכשולים ובו זמנית לציין מילים רבות ככל שהם יכולים שמתחילים באות מסוימת (A או F). הקש במהירות על שני מדי התאוצה כדי להתחיל את המצב.
  3. מדוד את הזמן עד הסוף באמצעות סטופר המופעל ביד.
  4. הפסק הקלטת וידאו.
תת-פעילויות של קיצוניות עליונה (UE)
1. התחל את התנאי המוטורי היחיד.
  1. מדוד מרחק של 1.5 מטרים מקיר, סמן בקלטת מיסוך, והנחה את המשתתף לעמוד מאחורי הקלטת.
  2. מניחים סל של כדורי טניס ליד המשתתף.
  3. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  4. הורה למשתתף להשלים השלמת השלמת קיר עם ידיים לסירוגין למשך 30 שניות. אמור למשתתף שאם הוא לא מצליח לתפוס כדור, יש לרכוש כדור חדש מסל כדורי הטניס. מדוד זמן שחלף עם סטופר.
  5. הפסק הקלטת וידאו.
2. התחל את המצב הקוגניטיבי היחיד.
  1. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  2. אמור למשתתף שהוא יתבקש להחסיר ברצף ב-7 ממספר נתון (100 או 150) למשך 30 שניות. מדוד זמן שחלף עם סטופר.
  3. הפסק הקלטת וידאו.
    הערה: אותיות מאוזנות בין המשתתפים ובין תנאי המשימה הבודדת והכוכבית. המספרים מאוזנים בין המשתתפים ובין תנאי הפעילות הבודדת והכפילה.
3. הפעל את תנאי הפעילות הכפולה.
  1. בקשו מהמשתתף לעמוד במרחק של 1.5 מטרים מהקיר.
  2. מניחים סל של כדורי טניס ליד המשתתף.
  3. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
  4. הורה למשתתף להשלים השלמת השלמת קיר עם ידיים לסירוגין למשך 30 שניות. הודע למשתתף כי בעת זריקה ותפיסת הכדורים, הוא יתבקש להחסיר ברצף ב-7 ממספר נתון (100 או 150) למשך 30 שניות. אמור למשתתף שאם הוא לא מצליח לתפוס כדור, יש לרכוש כדור חדש מסל כדורי הטניס. מדוד זמן שחלף עם סטופר.
  5. הפסק הקלטת וידאו.
    הערה: אותיות מאוזנות בין המשתתפים ובין תנאי המשימה הבודדת והכוכבית. המספרים מאוזנים בין המשתתפים ובין תנאי הפעילות הבודדת והכפילה.

2. מסך משימה כפולה תואם דימות מוחי (DTS)

הגדרת DTS
1. מניחים בלוקי יוגה במצב אנכי כדי לסמן את ההתחלה והסיום של שביל 15 מ '.
2. מניחים שני בלוקי יוגה במצב אופקי בדיוק 5 מ 'זה מזה לאורך שביל 15 מ '.
3. למדוד ולסמן עם סרט מיסוך מרחק 1.5 מ 'ממשטח קיר חלק.
4. הקימו חצובה בתחילת שביל 15 מ '.
הנח את התקן fNIRS על ראשו של המשתתף.
1. מדוד את היקף הראש של המשתתף ובחר מכסה fNIRS בגודלמתאים (טבלת חומרים)עם אופודות ממוקמות מראש וגלאי ערוצים קצרים.
2. הפעל מחשב נייד ייעודי לרכישה והתחבר לרשת ה- WiFi של מכשיר fNIRS.
3. פתח את תוכנת הרכישה fNIRS ובחר את התקן fNIRS.
4. בצע כיול כדי למטב את עוצמת האור ולבדוק את רמות האות האופטוד. רמות האות צריך להיות מקובל או מעולה.
5. לתקן את כל optodes עם רמת אות פחות מקובל על ידי הסרת optode מן הכובע ופרידה השיער של המשתתף כדי להבטיח חיבור ישיר של optode לקרקפת של המשתתף.
מניחים מדי תאוצה על קרסולי המשתתף.
1. חבר בחוזקה מכשירים חכמים לכל קרסול כדי לזהות שביתות עקב ולקבל מאפייני הליכה.
התחל רכישת נתוני תת-משימות LE.
1. פתח את תוכנת מצגת הגירוי (שולחן החומרים).
2. בחר את קובץ תת הפעילויות של LE.
3. בקשו מהמשתתף לשבת על כיסא כהכנה לתקופת מנוחה שקטה של 60 שניות.
4. חזור לתוכנת הרכישה fNIRS ולחץ על לחצן התחל כדי להתחיל לאסוף נתוני fNIRS. הזן נושא ID_LE, גיל ומין בחלון המוקפץ ולחץ על התחל.
5. חזור לתוכנת מצגת הגירוי, הודע למשתתף כי מנוחה שקטה תתחיל, ולחץ על שטח כדי להתחיל את תקופת המנוחה של 60 שניות.
6. בתום תקופת המנוחה, זהה איזה מצב LE Subtask (מנוע יחיד, קוגנטיבי יחיד או משימה כפולה) נבחר לניסוי^{1 st.} ספק למשתתף הוראות עבור גירסת ניסיון זו.
  1. הוראות מוטוריות בודדות: הורה למשתתף ללכת מהר ככל האפשר, תוך כדי דריכה על המכשולים, במשך 30 שניות. תגיד למשתתף שהוא יתחיל כאשר החוקר הראשי יגיד "התחל". זה יתרחש מיד לאחר שחוקר משני מקיש על מדי התאוצה. הורה למשתתף להפסיק ללכת כאשר החוקר הראשי אומר "עצור". בנוסף, כאשר החוקר הראשי אומר "עצור", המשתתף צריך לשים את הרגליים שלו יחד ולהישאר דומם ככל האפשר. בשלב זה, החוקר המשני יקיש על מדי התאוצה בפעם השנייה ויניח סמן (פתק דביק) על הרצפה שבה עצר המשתתף.
  2. הוראות קוגניטיביות בודדות: הורה למשתתף להישאר עומד בתחילת שביל 15 מ '. בעמידה, הוא יתבקש לומר כמה שיותר מילים שמתחילות באות מסוימת.
  3. הוראות משימה כפולה: הורה למשתתף ללכת מהר ככל האפשר תוך כדי דריכה על המכשולים ובו זמנית לציין מילים רבות ככל האפשר החל באות מסוימת. להודיע לו / לה כי הוא / היא יהיו גם 30 שניות למצב זה. אמור למשתתף שהוא יתחיל כאשר החוקר הראשי יגיד "התחל". זה יתרחש מיד לאחר שחוקר משני מקיש על מדי התאוצה. הורה למשתתף להפסיק ללכת כאשר החוקר הראשי אומר "עצור". בנוסף, כאשר החוקר הראשי אומר "עצור", המשתתף צריך לשים את הרגליים שלו יחד ולהישאר דומם ככל האפשר. בשלב זה, החוקר המשני יקיש על מדי התאוצה בפעם השנייה ויניח סמן (פתק דביק) על הרצפה שבה עצר המשתתף.
7. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
8. לחץ על מקש הרווח כדי להתחיל את המשפט^ברחוב 1. לפקח על טיימר 30 s על תוכנת מצגת גירוי; אמור למשתתף להפסיק כאשר חלפו 30 שניות.
9. זהה את^{גירסת הניסיון השנייה} וספק למשתתף הוראות. חזור על התהליך עד שהמשתתף ישלים 15 ניסויים אקראיים של תת התת-משימות של LE.
10. הפסק הקלטת וידאו.
11. הודע למשתתף כי ישלים תקופת מנוחה נוספת של 60 מושבים. לאחר שהמשתתף יושב, לחץ על התחל כדי להתחיל את תקופת המנוחה.
12. לאחר תקופת המנוחה, צא מקובץ תת הפעילויות LE בתוכנת הצגת הגירוי. הפסק את רכישת הנתונים בתוכנה לרכישת נתונים של fNIRS, אך אל תצא מהתוכנה.
  הערה: אותיות אקראיות (על-ידי תוכנת הצגת הגירויים) בין ניסויים ומאוזנים-נגדית בין המשתתפים ובין תנאי משימה יחידים וכאליים. אותיות דומות ברמת הקושי וכוללות: W, D, F, T, S, H, M, A, B ו- P. Numbers הם אקראיים (על-ידי תוכנת הצגת הגירוי) בין ניסויים ומאוזנים בין המשתתפים ובין תנאי משימה יחידים וכפולים. המספרים כללו: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ו- 240.
הסר מדי תאוצה מהקרסוליים של המשתתף. עבור למקטע במסדרון המיועד לתת התת-תומרה של UE.
התחל רכישת נתוני תת-פעילויות של UE.
1. פתח את תוכנת הצגת הגירוי.
2. בחר את קובץ תת הפעילויות של UE.
3. בקשו מהמשתתף לשבת על כיסא כהכנה לתקופת מנוחה שקטה של 60 שניות.
4. חזור לתוכנת הרכישה fNIRS ולחץ על לחצן התחל כדי להתחיל לאסוף נתוני fNIRS. הזן נושא ID_UE, גיל ומין בחלון המוקפץ ולחץ על התחל.
5. חזור לתוכנת הצגת הגירויים, הודע למשתתף שתקופת המנוחה השקטה עומדת להתחיל, ולחץ על Space כדי להתחיל תקופת מנוחה של 60 שניות.
6. בתום תקופת המנוחה, זהה איזה מצב UE Subtask (מנוע יחיד, קוגנטיבי יחיד או משימה כפולה) נבחר לניסוי^{1 st.} ספק למשתתף הוראות עבור גירסת ניסיון זו.
  1. הוראות מוטוריות בודדות: הורו למשתתף לעמוד במרחק של 1.5 מטרים מהקיר. מניחים סל של כדורי טניס ליד המשתתף. הורה למשתתף להשלים השלמת השלמת קיר עם ידיים לסירוגין למשך 30 שניות. אמור למשתתף שאם הוא לא מצליח לתפוס כדור, יש לרכוש כדור חדש מסל כדורי הטניס.
  2. הוראות קוגניטיביות בודדות: הורה למשתתף להישאר עומד ספר למשתתף שהוא יתבקש להחסיר ברצף ב-7 ממספר נתון למשך 30 שניות.
  3. הוראות משימה כפולה: הורה למשתתף להשלים הטלת קיר עם ידיים לסירוגין למשך 30 שניות. הודע למשתתף כי בעת זריקה ותפיסת הכדורים, הוא יתבקש להחסיר ברצף ב-7 ממספר^{נתון 2} ל-30 שניות. אמור למשתתף שאם הוא לא מצליח לתפוס כדור, יש לרכוש כדור חדש מסל כדורי הטניס.
7. התחל הקלטת וידאו עם מצלמת וידאו על חצובה.
8. לחץ על מקש הרווח כדי להתחיל את המשפט^ברחוב 1. לפקח על טיימר 30 s על תוכנת מצגת גירוי; אמור למשתתף להפסיק כאשר חלפו 30 שניות.
9. זהה את^{גירסת הניסיון השנייה} וספק למשתתף הוראות. חזור על התהליך עד שהמשתתף ישלים 15 ניסויים אקראיים של תת הפעילויות של UE.
10. הפסק הקלטת וידאו.
11. הודע למשתתף כי ישלים תקופת מנוחה נוספת של 60 מושבים. לאחר שהמשתתף יושב, לחץ על התחל כדי להתחיל את תקופת המנוחה.
12. לאחר תקופת המנוחה, צא מקובץ Subtask של UE בתוכנת הצגת הגירוי. הפסק את רכישת הנתונים בתוכנה לרכישת נתונים של fNIRS ולאחר מכן צא מהתוכנה.
הסר את מכסה fNIRS מראשו של המשתתף.
הערה: אותיות אקראיות (על-ידי תוכנת הצגת הגירויים) בין ניסויים ומאוזנים-נגדית בין המשתתפים ובין תנאי משימה יחידים וכאליים. אותיות דומות ברמת הקושי וכוללות: W, D, F, T, S, H, M, A, B ו- P. Numbers הם אקראיים (על-ידי תוכנת הצגת הגירוי) בין ניסויים ומאוזנים בין המשתתפים ובין תנאי משימה יחידים וכפולים. המספרים כללו: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ו- 240.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המשתתפים
המשתתפים גויסו מקבוצות תיכון מקומיות ומקבוצות ספורט בין-קוליות אוניברסיטאיות וקבוצות ספורט של מועדונים באמצעות עלוני מפה לאוזן ופרסומות. המשתתפים נדרשו להיות בין הגילאים 15-22 ולעסוק בהשתתפות קבועה בספורט מגע מאורגן. ספורט מגע כלל את כל ענפי הספורט שבהם יש צורך במגע פיזי עם חברי צוות או יריבים במהלך משחק שגרתי. המשתתפים גם היו צריכים להיות בעלי ראייה ושמיעה נורמליים או מתוקנים, ללא היסטוריה של מצבים נוירולוגיים או פסיכיאטריים, וללא היסטוריה של פגיעה מוחית טראומטית בינונית או חמורה, לפי דיווח עצמי.

כללנו נתונים משלושה ספורטאים בריאים של ספורט מגע גברי (גיל ממוצע: 18.0 ± 2.65 שנים) כדי להמחיש את סוג הנתונים הקליניים שניתן לרכוש מ- DTS המתוקן. נתונים של ספורטאים בריאים, ספורט מגע נשי ייכללו בפרסום אחר שאינו ממוקד בקפדנות שיטות.

ניתוח נתונים עבור DTS מתוקן
בהתחשב במספר הקטן של המשתתפים הכלולים בתוצאות הייצוגיות, ניתוחים סטטיסטיים רשמיים לא הושלמו. עם זאת, עבור כל משתתף, הביצועים במצב המשימה הכפולה הושוו לביצועים במנוע יחיד ובתנאים קוגניטיביים בודדים; ראה להלן את התיאור של מדדי הביצועים בשתי תת הפעילויות.

מדדי ביצועים בתת הפעילויות של LE
ביצועי מצב מוטורי יחיד כמתו לפי מהירות הליכה (m/s), מספר כולל של צעדים, אורך צעד ממוצע (m), משך צעד ממוצע (s) ושונות של משך הצעד (SD). נתונים אלה נרכשו באמצעות מדי התאוצה המובנים במכשירים החכמים שהדבקנו לקרסוליים של המשתתפים. ביצועי מצב קוגניטיבי יחיד נמדדו על ידי המספר הכולל של מילים שהופקו ללא חזרות, המיוצגות כמילים/ים כדי להסביר את משך הזמן המגוון שהוקצב לניסוי זה. שני עוזרי מחקר מיומנים צפו בקלטת וידאו של המצב הקוגניטיבי הבודד ונדרשו להגיע להסכמה על המספר הכולל של המילים שהופקו. לבסוף, ביצועי תנאי פעילות כפולים נמדדו על-ידי מהירות הליכה (m/s), מספר כולל של שלבים, אורך צעד ממוצע (m), משך צעד ממוצע (s) ושונות משך צעד ממוצע (SD) ומספר המילים הכולל שהופק ללא חזרות, המיוצגים כמילים/שניה. שני עוזרי מחקר מיומנים צפו גם בקלטת וידאו של מצב המשימה הכפולה ונדרשו להגיע להסכמה על המספר הכולל של המילים שהופקו.

עלויות פעילות כפולות בתת הפעילויות של LE
עבור כל משתתף, עלות מוטורית של פעילות כפולה תיוצג על ידי השינויים הבאים במאפייני ההליכה במהלך מצב הפעילות הכפולה בהשוואה למצב המנוע הבודד: מהירות הליכה איטית יותר, מספר גדול יותר של צעדים כוללים, אורך צעד ממוצע קטן יותר, משך צעד ממוצע ארוך יותר ושונות משך צעד גדול יותר. הבחנו כי כל שלושת המשתתפים הגברים היו עלות מנוע משימה כפולה על תת התת-טאסק LE. באופן ספציפי, ראינו מהירות הליכה איטית יותר, משך צעד ממוצע ארוך יותר ושונות רבה יותר במשך השלב במהלך כפול, בהשוואה לפעילויות בתנאי יחיד; ראו איור 1א. לעומת זאת, שניים מתוך שלושה משתתפים לא הראו שינויים במספר הצעדים הכולל או באורך הצעד הממוצע בין מנוע יחיד לתנאי פעילות כפולים; ראו איור 1א.

עבור כל משתתף, עלות קוגניטיבית של פעילות כפולה תיוצג על-ידי פחות מילים שנוצרו במצב המשימה הכפולה בהשוואה למספר המילים שנוצרו במצב משימה קוגניטיבי יחיד. ראינו עלויות קוגניטיביות של משימות כפולות בשניים מתוך שלושה משתתפים. באופן ספציפי, משתתפים אלה יצרו פחות מילים במהלך תנאי המשימה הכפולה בהשוואה לתנאי הפעילות הבודדת; ראו איור 1B.

מדדי ביצועים בתת הפעילויות של UE
ביצועי מצב מוטורי יחיד נמדדו על ידי המספר הכולל של תפיסות מוצלחות. שני עוזרי מחקר מיומנים צפו בקלטת וידאו של המצב המוטורי הבודד ונדרשו להגיע להסכמה על המספר הכולל של תפיסות מוצלחות. ביצועי מצב קוגניטיבי יחיד נמדדו על ידי המספר הכולל של חיסורים נכונים. שני עוזרי מחקר מיומנים צפו בקלטת וידאו של המצב הקוגניטיבי היחיד ונדרשו להגיע להסכמה על המספר הכולל של חיסורים נכונים. שגיאות חיסור לא היו מצטברות (כלומר, "100, 92, 85..." לבסוף, ביצועי תנאי פעילות כפולים נמדדו על-ידי המספר הכולל של תפיסות מוצלחות ומספר כולל של חיסורים נכונים. שוב, שני עוזרי מחקר מיומנים צפו בקלטת וידאו של המצב הקוגניטיבי הבודד ונדרשו להגיע להסכמה על המספר הכולל של תפיסות מוצלחות וחיסורים נכונים.

עלות פעילות כפולה בתת הפעילויות של UE
עבור כל משתתף, עלות מנוע משימה כפולה תהיה מיוצגת על ידי פחות תופס מוצלח במהלך מצב המשימה הכפולה לעומת מספר תופס מוצלח שנעשו במהלך מצב מנוע יחיד. גילינו שלכל שלושת המשתתפים הגברים הייתה עלות מוטורית כפולה. באופן ספציפי, היו להם פחות תפיסות מוצלחות במהלך מצב המשימה הכפולה בהשוואה למצב המנוע הבודד; ראו איור 2א.

עלות קוגניטיבית של פעילות כפולה תיוצג על-ידי פחות חיסורים נכונים של מצב הפעילות הכפולה בהשוואה למספר החיסורים הנכונים שבוצעו במהלך מצב הפעילות הבודדת. ראינו עלויות קוגניטיביות של משימות כפולות בשניים מתוך שלושה משתתפים. באופן ספציפי, היו להם פחות חיסורים נכונים במהלך מצב המשימה הכפולה בהשוואה לתנאי הפעילות הבודדת; ראו איור 2B.

ניתוח נתונים עבור DTS תואם דימות עצבי
fמפרטי התקן fNIRS
השתמשנו במערכת ספקטרוסקופיה ניידת כמעט אינפרא אדום (fNIRS)(שולחן החומרים). למערכת 32 אופודות בסך הכל, 16 מקורות LED ו-16 גלאים, ומכשיר רכישה אלחוטי שהמשתתפים לובשים על גבם. מכשיר זה מצויד באופן ייחודי כדי להתאים לתנועה מוטורית ברוטו, ויש לו (למיטב ידיעתנו) את הכמות הגדולה ביותר של כיסוי ראש עבור מערכת ניידת. באמצעות fNIRS הערכנו את פעילות המוח באמצעות התגובה המודינמית באמצעות מדדים של המוגלובין מחומצן (HbO) במהלך DTS תואם הדמיה מוחית.

בדיקת ראש fNIRS
הבדיקה הראשית כללה 30 אופודות (15 מקורות LED ו-15 גלאים) שהונחו על ראשו של המשתתף באמצעות כובע fNIRS עם מחזיקי אופודה מובנים. מדדנו את HbO על ידי הצבת מקורות LED וגלאים בקליפת המוח המוטורית השמאלית והימנית ושני אזורים עיקריים של הרשת הקדמית הימנית-צדדית¹⁶, PFC ו- PPC הימניים, שזיהינו עם מערכת 10-20¹⁷; ראו איור 3. מקורות ה-LED מאירים אור כמעט אינפרא אדום לאזורים קליפתיים שטחיים, והגלאים לוכדים את האור שנשבר, ומאפשרים לנו לחשב ערכי HbO בכל ערוץ, או הצטלבות של מקור וגלאי. בנוסף, אנו כוללים שמונה גלאי הפרדה קצרים, המודדים זלוף הקרקפת, משתנה מטרד כי יהיה לסגת מתוך הנתונים fNIRS גלם¹⁸^,¹⁹.

עיצוב בלוקים עבור רכישת fNIRS
שתי תת הפעילויות LE ו- UE הוסבו לעיצוב בלוק. שתי תת הפעילויות התחילו והסתיימו בתקופת מנוחה של 60 שניות כדי להשיג פעילות המודינמית בסיסית. מנוחה ואחריו 15 בלוקים אקראיים (5 בלוקים מצב מוטורי יחיד, 5 בלוקים מצב קוגניטיבי יחיד, ו 5 בלוקים מצב משימה כפולה) שהיו 30 s משך, בהיקף של 7.5 דקות של איסוף נתונים הכולל עבור כל תת פעילות. בין כל אחד מ-15 בלוקי התנאים, היה מרווח מנוחה משתנה של כ-6-8 שניות כדי לאפשר לתגובה המודינמית של המשתתפים לחזור לקו הבסיס; ראו איור 4.

הפחתת נתונים FNIRS וניתוח ברמה הראשונה (נושא יחיד): נתוני fNIRS גולמיים מועלים לשפת תכנות קניינית וסביבת מחשוב מספרית (טבלת חומרים). ערוצים שנוצרו באמצעות גלאי הפרדה קצרים מסומנים לרגרסיה מאוחרת יותר. ערכי גירויים המוגדרים כברירת מחדל, שנוצרו על ידי תוכנת הצגת הגירוי, משתנים כדי לזהות בלוקי DTS (למשל, מנוע יחיד, קוגנטיבי יחיד, מנוע כפול). לאחר מכן, הפרמטרים משך גירוי מוגדרים 30 שניות עבור כל בלוקי DTS ו 60 s לתקופות מנוחה. לאחר מכן, העיבוד הבסיסי הושלם באמצעות שלבים מארגז כלים לא קנייני התואם לסביבת המחשוב המספרית. שלבים אלה כוללים חישוב צפיפות אופטית ולאחר מכן חישוב מחדש של ערכי צפיפות אופטית בהינתן נתונים מערוצי ההפרדה הקצרים²⁰. לאחר מכן, צפיפות אופטית מומרת לערכי המוגלובין (המוגלובין מנוון, המוגלובין מחומצן, המוגלובין סה"כ) באמצעות חוק בירה למברט^{שונה 21}. לאחר ההמרה מופעל אלגוריתם מודל רגרסיבי אוטומטי, הכולל רגרסיה של נתוני ערוץ הפרדה קצרים. הפרמטרים עבור האלגוריתם הרגרסיבי האוטומטי מוגדרים לעקוב אחר מודל^{קנוני 22}. לבסוף, ניתן לדמיין נתונים בודדים באמצעות ניגודיות תנאי (למשל כפול לעומת יחיד); ראו איור 5.

איור 1: ביצועי תת פעילות LE במהלך תנאי פעילות בודדים לעומת כפולים. (A)לכל שלושת המשתתפים הייתה מהירות הליכה איטית יותר, משך צעד ממוצע ארוך יותר ושונות רבה יותר במשך השלב במהלך מצב הפעילות הכפולה בהשוואה לתנאי הפעילות הבודד, המייצג עלות מנוע פעילות כפולה בתת הפעילויות של UE. שניים מתוך שלושה משתתפים לא הראו שינויים במספר השלבים הכולל או באורך הצעד הממוצע בין תנאי פעילות כפולים ליחידים. (B)שניים מתוך שלושה משתתפים יצרו פחות מילים במהלך מצב הפעילות הכפולה בהשוואה למצב הפעילות הבודד, המייצג עלות קוגניטיבית של פעילות כפולה בתת הפעילות LE. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: ביצועי תת פעילות UE במהלך תנאי פעילות בודדים לעומת כפולים. (A)לכל שלושת המשתתפים היו פחות תפיסות מוצלחות במהלך מצב הפעילות הכפולה בהשוואה למצב הפעילות הבודד, המייצג עלות מנוע פעילות כפולה בתת הפעילויות של UE. (B)לשניים מתוך שלושה משתתפים היו פחות חיסורים נכונים במהלך מצב הפעילות הכפולה בהשוואה למצב הפעילות הבודד, המייצג עלות קוגניטיבית של פעילות כפולה בתת הפעילות של UE. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: גשוש ראש FNIRS. הבדיקה הראשית של fNIRS כללה 15 מקורות LED (עיגולים אדומים) ו-15 גלאים (עיגולים לבנים) שהוצבו בקליפת המוח המוטורית השמאלית והימנית ובקליפת המוח הקדם-מצחית הימנית (PFC) ובקליפת המוח הקודקודית הימנית (PPC). זה איפשר לנו לחשב ערכי המוגלובין מחומצן (HbO) בכל ערוץ, או צומת של מקור וגלאי. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: עיצוב בלוקים לרכישת fNIRS. עבור הגירסה התואמת להדמיה מוחית של ה- DTS, תת הפעילויות LE ו- UE הוסבו לעיצוב בלוק. שתי תת הפעילויות התחילו והסתיימו עם תקופת מנוחה של 60 שניות בישיבה כדי להשיג פעילות המודינמית בסיסית. מנוחה ואחריו 15 בלוקים אקראיים (5 בלוקים מצב מוטורי יחיד, 5 בלוקים מצב קוגניטיבי יחיד, ו 5 בלוקים מצב משימה כפולה) שהיו 30 שניות משך. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: נתוני fNIRS של נושא יחיד. זהו תיאור של נתוני fNIRS של נושא יחיד באמצעות ניגודיות תנאים. תמונה זו מנוגדת המוגלובין מחומצן (HbO) במהלך המשימה הכפולה לעומת משימה מוטורית אחת מתת הפעילויות LE. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בכתב יד זה, תיארנו את פרוטוקול הניהול עבור מסך המשימה הכפולה (DTS) החדש ששונה. תיקונים אלה הושלמו כדי לטפל במגבלות שזוהו ב- DTS¹⁵ המקורי וכללו תוספת של תנאים קוגניטיביים יחידים לבדיקת עלויות קוגניטיביות של משימות כפולות. הוא כלל גם תאוצה מבוססת מכשיר חכם כדי למדוד במדויק יותר מאפייני הליכה. כללנו תוצאות מייצגות הממחישות את סוג הנתונים הקליניים שניתן לרכוש באמצעות DTS. תיארנו גם את פרוטוקול המחקר עבור מסך המשימה הכפולה (DTS) התואם להמחשת המוח, אשר תכננו להעריך את היסודות העצביים של ביצועי משימה יחיד וכפילי. מודאליות הדמיה מוחית שבחרנו היה מכשיר ספקטרוסקופיה פונקציונלית כמעט אינפרא אדום נייד (fNIRS) המאפשר תנועה מוטורית ברוטו על ידי הפחתת ההשפעה של חפצי^{תנועה 18}^,¹⁹. כדי ליצור גרסה תואמת הדמיה מוחית, היינו צריכים להמיר את ה- DTS לעיצוב בלוק. תכנון הבלוק דרש חמש חזרות, או בלוקים, של המנוע הבודד, תנאי משימה קוגניטיביים יחידים וכדואליים. זה נדרש שימוש בגירויים קוגניטיביים חדשניים (למשל, מספרים ואותיות) של קושי שווה ערך לכל משפט.

התוספת של מדי תאוצה הייתה התוספת המאתגרת ביותר ל- DTS המתוקן, שכן הדבר דרש מאיתנו לסמן בדיוק מתי החל הליכת המכשולים בשני המכשירים החכמים. טפחנו בו זמנית על המכשירים החכמים/מדי התאוצה, לפני הצעד הראשון של המשתתפים, כדי ליצור עלייה חדה בנתוני ההאצה. צילמנו גם את ההליכה של המשתתפים, כדי שנוכל להתאים את שביתות העקב שלהם בסרטון עם שביתות העקב שתועדו על ידי מדי התאוצה.

עם זאת, רוב פתרון הבעיות הושלם כדי ליצור גירסה תואמת דימות מוחי של ה- DTS. המכשול הראשון שנתקלנו בו היה מציאת תוכנת מצגת גירוי שיכולה להתממשק באופן אלחוטי עם תוכנת רכישת הדמיה מוחית. שלא כמו משימות מבוססות מחשב, המשתתף לא היה צריך לראות איזה מצב עומד להתרחש, אבל החוקר היה צריך לראות את התנאים כדי לספק הוראות. יתר על כן, תוכנת גירוי זו הייתה צריכה להתממשק בצורה חלקה עם תוכנת הרכישה, כדי לסמן את התנאים שהתרחשו. זה הכרחי עבור פילוח עתידי וממוצע של נתוני הדמיה מוחית על פני כל חמשת הבלוקים של כל תנאי. זיהינו בהצלחה תוכנת מצגת גירוי אשר התממשק עם התוכנה לרכישת נתונים fNIRS באמצעות שכבת הזרמת מעבדה. זה איפשר לנו להשתמש בשתי התוכניות בו זמנית. המכשול הבא שנתקלנו בו היה שינוי ה- DTS לעיצוב בלוקים, שבו כל בלוק היה משך של 30 שניות, דבר הנחוץ לאיכות נתונים אופטימלית של fNIRS. בנוסף, היינו צריכים לכלול תקופות מנוחה בתחילת ובסוף של כל תת פעילות כדי למדוד זלוף המוח הבסיסי, בשל השונות הבין-נושאית הידועה בזלוף המוח²³, במיוחד לאחר mTBI²⁴. יתר על כן, היינו צריכים להוסיף תקופות מעבר של 6-10 בין בלוקים כדי לאפשר לפעילות המוחית של המשתתפים לחזור לקו הבסיס. לבסוף, קבענו שאנחנו צריכים אקראי את סדר הבלוקים ולאזן גירויים של אותיות ומספרים, עבור המשימות הקוגניטיביות, כדי להפחית את השפעות התרגול ולהימנע מהרגל עצבי. המשימה המאתגרת ביותר לשנות לעיצוב בלוק 30 s היה הליכה מכשול בתת הפעילויות LE. לפני השינוי, זה היה הליכה מכשול 18 מ ', ואת משך הזמן שלקח למשתתפים כדי להשלים אותו. כדי לשנות את ההליכה של 18 מ 'לבלוק של 30 שניות, ביקשנו מהמשתתפים לחזור על הליכה של 15 מ 'עם שני מכשולים (במקום שלושה) עד שהזמן נקרא. בסוף בלוק 30 s שמנו סמן זמני (פתקים נדבקים) על הרצפה שבה המשתתפים עצרו. זה איפשר לנו למדוד במדויק את מרחק ההליכה ולחשב את מהירות ההליכה ב- m / s. לבסוף, בתוכנת מצגת הגירוי, הוספנו סרטון של טיימר 30 s עבור כל בלוק, כך החוקר יכול לדמיין את תוכנת הדמיה מוחית ואת משך כל בלוק בו זמנית במחשב נייד ולספק רמזים מילוליים (למשל "להתחיל" ו "להפסיק") למשתתף עבור ההתחלה והסוף של כל בלוק.

בתוצאות הייצוגיות, מצאנו כי מאפייני ההליכה הבאים הראו עלויות מנוע משימה כפולה בתת הפעילויות LE: מהירות הליכה, משך צעד ממוצע ושונות במשך השלב. לעומת זאת, נראה כי סך הצעדים ואורך הצעד הממוצע לא הראו עלויות מוטוריות של משימות כפולות, שכן שניים מתוך שלושה משתתפים לא הראו שינויים במדדים אלה. זה עשוי לייצג מגבלה של מדדים אלה או מדי תאוצה. זה יכול להיות גם תוצאה של הכללת נתונים מייצגים בלבד משלושה משתתפים, אם כי קיווינו לראות עלויות מנוע משימה כפולה ב -100% מהמשתתפים, ללא קשר לגודל המדגם. למרות שעקב השביתה נתונים מהמכשירים החכמים סיפק נתונים מפורטים ומדויקים, מגבלה משמעותית, כיום, היא כמות הזמן והמומחיות שנדרש כדי לעבד ולפרש נתונים אלה (עד 1.25 שעות / משתתף). באופן אידיאלי, אנחנו רוצים עיבוד זה ופרשנות לקחת פחות מ 10 דקות ודורשים הכשרה מוקדמת מעט עד לא. אנחנו צריכים לפתח אפליקציה כדי לייעל את העיבוד הזה. בנוסף, למרות שראינו עלויות עקביות של מנוע משימה כפולה בספורטאים הייצוגיים, מצאנו כי משתתף אחד לא הפגין עלות קוגניטיבית של משימה כפולה בתת הפעילויות LE ומשתתף אחר לא הפגין עלות קוגניטיבית של משימה כפולה בתת הפעילויות של UE. רצוי, השיטה תעורר עלות קוגניטיבית של משימה כפולה בשתי תת הפעילויות בכל המשתתפים (ללא קשר לגודל המדגם), מה שעשוי להציע צורך במשימות קוגניטיביות מאתגרות יותר. לחלופין, ממצא זה עשוי להציע כי יכולות קוגניטיביות רגישות פחות להפרעות במשימה כפולה ועלינו להתמקד בהפרעות משימה כפולות בביצועים המוטוריים.

המטרה הראשונית של העבודה הייתה לפתח כלי מעשי ורגיש שיכול לשפר את ההערכה והטיפול ב- mTBI. בניגוד לרבים מפרדיגמות המשימה הכפולה ששימשו בעבודה¹⁴בעבר , DTS המקורי DTS מתוקן להשתמש בציוד נייד, זול, ורוב התנאים קל להבקיע ללא הכשרה מוקדמת. בנוסף, כללנו הערכה חדשנית של תפקוד הגפיים העליונות, במיוחד תיאום עין-יד, בעוד שעבודה קודמת התמקדה אך ורק על יכולות הגפיים התחתונות או הגפיים התחתונות¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴. לפיכך, לשיטה פוטנציאל משמעותי לתרום לפרוטוקולי הערכת mTBI, שכן היא יכולה להינתן במגוון סביבות (למשל, מרכזי שיקום, משרדי רופאים, אולמות התעמלות וחדרי אימונים אתלטיים) למגוון רחב של ספורטאים תחרותיים. בסופו של דבר, אנחנו צריכים לקבוע כי DTS רגיש להשפעות של ספורט-induced mTBI, אבל הצעדים שנקטנו עד כה מראים כי פרוטוקול ניהול DTS היא דרך מעשית לעורר השפעות משימה כפולה ספורטאים בעלי ביצועים גבוהים.

עד כה, הערכת mTBI מוגבלת לתסמינים שדווחו על ידי עצמם ולאמצעים אובייקטיביים בעלי אמינות ירודה לבדיקה חוזרת, מסתמכים על בדיקות בסיסיות או אינם מאתגרים מספיק עבור ספורטאים בעלי ביצועים גבוהים⁷^,⁸^,⁹. ה- DTS כולל משימות מאתגרות המעריכות ביצועי גפיים תחתונים וגבוהים כאחד. נכון לעכשיו, לא קבענו כי DTS רגיש להשפעות של mTBI, אבל אנחנו בתהליך של איסוף נתונים אלה. בנוסף, אנו שואפים להבין טוב יותר את היסודות העצביים של התנהגות משימה אחת וכדולה אצל ספורטאים בריאים ואלה עם mTBI הנגרמת על ידי ספורט באמצעות DTS תואם הדמיה מוחית שנוצר לאחרונה. הבנה זו תסייע לנו לחדד עוד יותר את שיטות ההערכה, כמו ה- DTS, ולספק תובנות על פרדיגמות הטיפול האופטימליות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.

Acknowledgments

אנחנו רוצים להודות לגברת איזבל בות', סטודנטית מצטיינת מאוניברסיטת קולורדו שסייעה בניתוח נתוני תאוצה. ברצוננו גם לאשר מימון מ NIH K12 HD055931 ו K01 HD096047-02 שהונפקו המחבר J.S.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Hardware (in alphabetical order)
NIRx NIRSport2 Device: NSP2-CORE1616	NIRx	Reference #: GC359	"The NIRSport 2 is a user-friendly, modular, and robust wireless functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) platform which measures hemodynamic responses to neuroactivation via oxy-, deoxy-, and total hemoglobin changes in the cerebral cortex.The NIRSport 2 comes with a host of ready-to-implement upgrades and modules to meet the needs of a broad range of cognitive neuroscience applications." (Direct quote from nirx.net/nirsport)
NIRx NIRSCap (available in 5 difference sizes)	NIRx	N/A	"The NIRScap consists of a measuring cap and optode holders. The optode holders fit into the slits of the measuring cap." (Direct quote from NIRx's NIRScap Getting Started Guide)
NIRx Optode Sources (x 2)	NIRx	Reference #: GC359	"8-source active source bundel for fiberless optical illumination with dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description)
NIRx Optode Detectors (x 2)	NIRx	Reference #: GC359	"Bundle of 8x active sensores for fiberless optical detection; dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description)
NIRx Short Distance Detector Probes	NIRx	N/A	"The probes come in a bundle of eight detector clips that allows coupling of short-distance data from eight independent sources sites to one common detector channel on the instrument." (Direct quote from NIRx's Short Distance Detector Probes Getting Started Guide)
Software (in alphabetical order)
Aurora	NIRx	N/A	"NIRSport 2 Acquistion Software. Aurora fNIRS connects to your NIRSport 2 device via Wi-Fi or USB and can set-up a complete experimental configuration in only several clicks. Thanks to the automated signal optimization algorithm, Aurora fNIRS ensures optimal signal quality before a measurement is started. Raw data, HbO and Hb concentration changtes can be visualized in real-time in several display modes. In addition, high-end whole head visualizations are immediately available. Recorded data can be exported over the integrate Lab Streaming Layer (LSL) protocol, allowing for real-time processing in Brain-Computer Interface (BCI) and Neurofeedback paradigms." (Direct quote from nirx.net/software)
Matlab	Math Works	N/A	"MATLAB® combines a desktop environment tuned for iterative analysis and design processes with a programming language that expresses matrix and array mathematics directly. It includes the Live Editor for creating scripts that combine code, output, and formatted text in an executable notebook." (Direct quote from mathworks.com)
NIRS Toolbox	Developed by Huppert Brain Imaging Lab	N/A	"NIRS toolbox is a Matlab based analysis program." (Direct quote from huppertlab.net/nirs-toolbox-2/)
PsychoPy	Python	N/A	"PsychoPy is an open source software package written in the Python program,ming language primarily for us in neuroscience and experimntal psychology research." (Direct quote from psychopy.org)
*Lower Tech/Cost Research Supplies (in alphabetical order)**
AmazonBasics 60-Inch Lightweight Tripod with Bag	Amazon	Item Model #: WT3540	This lightweight tripod is perfect for most cameras up to 6.6 pounds. Setup is quick and easy. The included bag makes storage and transport a snap.The tripod’s legs can extend from 20” to 48”. Leg locks release smoothly and glide easily to your desired height. Crank up the center post for a tripod that is 60” tall. (Direct quote from Amazon.com)
iPod Touch x 2	Apple	N/A	Smart device with built-in accelerometer.
Panasonic Full HD Video Camera Camcorder HC-V180K, 50X Optical Zoom, 1/5.8-Inch BSI Sensor, Touch Enabled 2.7-Inch LCD Display (Black)	Amazon	Item Model #: HC-V180K	Compact, lightweight and easy to use, the Panasonic Full HD Camcorder HC-V180K brings a fun, worry-free experience to high-resolution video capture. Featuring a 5-axis image stabilizer for maximum handheld stability, this 1080p camera’s super-long 50X optical zoom and up to 90X intelligent zoom quickly bring distant objects in focus. A convenient 28mm wide-angle lens allows you to fit more people and scenery into settings like weddings, reunions and vacations. An advanced BSI sensor assures low-light video image quality while Panasonic’s Level Shot function automatically detects and compensates for distracting camera tilting. For added fun, the camera includes creative filter effects like 8mm Movie, Silent Movie, Miniature Effect and Time Lapse Recording, all easily accessible on the 2.7-inch LCD touch screen. A two-channel zoom microphone works in tandem with the zoom to ensure crisp, clear audio up close or at any distance." (Direct quote from Amazon.com)
Post-it Notes, 3" x 3", Canary Yellow, Pack Of 18 Pads	Office Depot/Office Max	Item # 1230652	"Post it® Notes stick securely and remove cleanly, featuring a unique adhesive designed for use on paper."
Scotch 232 Masking Tape, 1" x 60 Yd	Office Depot/Office Max	Item # 910588	"High-performance paper masking tape produces sharp paint lines in medium-temperature paint bake operations. Scotch tape provides clean removal every time, even on traditionally difficult-to-remove surfaces." (Direct quote from officedepot.com)
Stanley Tools Leverlock Tape Measure, Standard, 25' x 1" Blade	Office Depot/Office Max	Item #389512	"Tape rule features a power return with automatic bottom lock for easy operation. High-visibility case color makes it easy to find. Special Tru-Zero hook allows use of nail as pivot to draw circles and arcs. Tape rule offers a multiple riveted hook and polymer-coated blade for longer life, blade wear guard and comfortable rubber grip. Protected blade resists abrasion, oils, dirt and most solvents. Tape rule has Imperial ruling with consecutive feet on top and consecutive inches on bottom after the first foot. Its belt clip allows easy carrying." (Direct quote from officedepot.com)
Stopwatch	Office Depot/Office Max	Item # 357698	"Offers split timing, precise to 1/100 of a second. Includes 6 functions — hour, minute, second, day, month and year." (Direct quote from officedepot.com)
Tourna Ballport Deluxe Tennis Ball Hopper with Wheels - Holds 80 Balls	Amazon	Item Model #: BPD-80W	"Balloon port 80 deluxe holds 80 balls and comes with wheels for easy Maneuverability. The handles are an extra long 33 inch for more convenient feed and pickup. Very lightweight yet durable makes this one of the most premium hoppers on the market. Loaded with patented features: legs lock in up and down position. Bars at the top slide closed so your the balls don't fall out during transport. Bars roll at the bottom so the ball slips in the hopper easily." (Direct quote from Amazon.com)
Tourna Pressureless Tennis Balls with Vinyl Tote (45 pack of balls)	Amazon	Item Model #: EPTB-45	"45 Pressure less tennis balls in a vinyl tote bag. Bag has a zipper for secure closure. Balls are regulation size and durable. Suitable for practice or tennis ball machines. Balls are pressure less so they never go dead. Pressure-less means they never go dead, which makes them great for tennis practice, ball machines, filling up ball baskets and hoppers, or just making sure your pet has hours of fun chasing these balls. They fit Chuck-it style dog ball launchers and automatic ball launchers. Durable rubber and a premium felt ensures their use can be universal, whether your a budding tennis player or a pet owner." (Direct quote from Amazon.com)
Velcro	Velcro	N/A	Self-adhesive strips and wraps; used to secure smart devices.
Yoga Block 2 Pack – 2 High Density Light Weight Exercise Blocks 4 x 6 x 9 Inches Support All Poses - Lightweight Versatile Fitness and Balance Odor Free Bricks (Note: 6 blocks are needed for Dual Task Screen)	Amazon	N/A	"These blocks are made from recycled high density EVA foam and provide firm support in a wide range of different yoga poses. This will improve your posture and you can stay in challenging poses for longer." (Direct quote from Amazon.com)
*These items or comparable items can be obtained from a number of other sources