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이중 작업 화면의 개정 및 신경 이미징 호환 버전

Published: October 5, 2020 doi: 10.3791/61678
* These authors contributed equally

Summary

우리는 원래 듀얼 태스크 스크린 (DTS)을 스포츠 유발 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 선수를 평가할 수있는 휴대용, 저렴한 비용으로 개발했습니다. 우리는 미래의 임상 사용을 위해 원래 DTS를 개정하고 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 측정하기 위해 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 개발했습니다.

Abstract

이중 작업 패러다임 동시에 모터와 인지 능력을 평가, 그들은 최근 가벼운 외상성 뇌 손상 (mTBI)와 선수에 미묘한, 잔류 장애를 감지 할 수 있습니다. 그러나, 과거 이중 작업 패러다임은 낮은 사지 기술에 전적으로 초점을 맞추고 성가신, 비싼 실험실 장비에 의존하여 일상적인 mTBI 평가를위한 실용성을 제한했습니다. 그 후, 관리 및 점수에 10분이 걸리는 듀얼 태스크 스크린(DTS)을 개발했으며, 저가의 휴대용 장비를 사용하며, 사지(LE) 및 상부 사지(UE) 하위 작업을 포함합니다. 이 원고의 목적은 두 가지였다. 먼저 개정된 DTS의 관리 프로토콜을 설명하며, 원래 DTS의 한계를 해결하기 위해 개정했습니다. 특히, 개정에는 보다 상세한 걸음걸이 데이터를 획득하기 위한 스마트 디바이스의 추가와 이중 작업 조건 하에서 중단된 인지 성능을 테스트하기 위한 단일 인지 조건 의 포함등이 포함되었다. 중요한 것은, 개정된 DTS는 향후 임상사용을 위한 척도이며, 측정에서 획득할 수 있는 임상 데이터의 유형을 설명하기 위해 3명의 남성 선수로부터 대표적인 결과를 제시한다. 중요한 것은, 우리는 아직 mTBI를 가진 선수에 있는 개정된 DTS의 감도와 특이성을 평가하지 않았습니다, 이는 다음 연구 이니셔티브입니다. 이 원고의 두 번째 목적은 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 설명하는 것입니다. 우리는 mTBI와 관련된 행동 적자에 대한 더 나은 경험적 이해를 위해 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 평가 할 수 있도록이 버전을 개발했습니다. 따라서, 이 원고는 또한 우리가 FNIRS 데이터의 1 단계 처리를 획득하고 완료하는 방법과 함께, DTS 동안 동시 기능 근적외선 분광법 (fNIRS) 측정을 가능하게하기 위해 취한 단계를 설명합니다.

Introduction

매년 전 세계적으로 4,200만 명이 가벼운 외상성 뇌 손상(mTBIs)1을유지합니다. 일단 양성으로 여겨졌지만, 새로운 연구는 mTBIs, 특히 반복 mTBIs가 신체, 인지 및 수면 장애2,3,4와같은 지속적인 부정적인 결과를 유도 할 수 있음을 나타냅니다. 그 후, 연구원과 임상의는 mTBI를 이해하고 해결하기 위해 향상된 평가 및 치료 방법을 찾고 있습니다.

현재까지 mTBI 평가를 위한 모범 사례는 신경인지 및 운동 기능5의자가보고 증상 및 객관적인 측정을 포함한다. 그러나, 일부 개인, 경쟁 대학 수준의 선수 처럼, mTBI 관련 증상을 과소 보고 알려져 있다6,증상 보고서의 유용성을 제한. 객관적인 신경인지 및 운동 기능 측정은 또한 불량한 시험 재시험 신뢰성, 기준선 테스트에 대한 의존성 또는 고성능 선수에 대한 어려움 부족7,8,9를 포함하여한계가있다. 그러나, 모터와 인지 능력을 동시에 평가하는 이중 태스크 패러다임은 미묘하고 잔류 장애를 감지할 수 있으며 고성능선수(10, 11,12,13,14)를평가하는 데 특히 유용할 수 있다.

이중 작업 패러다임을 이용한 과거 연구는 종종 모션 캡처 시스템14와같은 번거롭고 값비싼 실험실 장비를 통합하여 고성능 선수를 평가했습니다. 이러한 시스템은 미묘한 모터 손상을 정확하게 측정할 수 있지만 높은 장비 비용, 제한된 휴대성 및 긴 관리 시간(예: 개인당 45분 ≥)으로 인해 일상적인 mTBI 평가에 사용하기에는 비실용적입니다. 또한, 과거 이중 태스크 패러다임 연구는 저체 나 하부 사지 기술, 예컨대 균형 또는걸음걸이(11,12,13,14)에만초점을 맞췄다. 틀림없이, 상부 사지 기능 및 손 눈 조정은 많은 스포츠에서 고성능 선수에 대 한 중요 한. 따라서, 우리는 휴대용, 저가 계측기로 10 분 동안 관리되고 득점하도록 설계된 간단한 측정인 듀얼 태스크 스크린 (DTS)을 개발했습니다. 이 오리지널 DTS에는 걸음걸이 속도(스톱워치 사용)와 단일 모터 및 듀얼 작업조건(15)에서손-눈 조정을 평가한 하부 사지(LE) 및 상부 사지(UE) 서브태스킹이 포함되어 있다.

첫 번째 타당성 조사에서 32 명의 건강한 여성 청소년 참가자가 원래 DTS를 완료했습니다. 이 연구는 DTS가 이중 작업 과 단일 모터 조건 의 모터 성능 저하로 표시된 대로 이중 작업 모터 비용을 유도할 수 있음을 입증하기 위해 고안되었습니다. 또한 DTS를 10분 도내에 관리하고 득점할 수 있다는 점도 확립하고자 했습니다. 우리는 모든 참가자가 적어도 하나의 하위 작업에 가난한 듀얼 작업 모터 성능을 가지고 있음을 발견했다. 또한, 우리는 평균 5.63 분에서 DTS를 관리하고 2-3 분15에서시험을 득점 할 수 있었다.

첫 번째 타당성 조사는 성공적이었지만 몇 가지 한계가 밝혀졌습니다. 특히, 걸음걸이 속도는 자연적인 인간의 실수에 취약한 스톱워치로 측정되었습니다. 따라서 개정된 DTS에서는 각 발목에 내장된 가속도계(재료표)가있는 스마트 장치를 사용했습니다. 또한 휴대용 저가형 계측기의 사용을 유지하면서 도면 속도, 총 단계 수, 평균 걸음 수, 평균 걸음 수 지속 시간 및 단계 지속 시간 변동성을 정밀한 측정을 제공했습니다. 원래 DTS의 또 다른 제한은 이중 작업 인지 비용의 평가를 방지 단일 인지 조건의 부재였다. 이중 작업 인지 비용은 이중 작업 대 단일 인지 상태 동안 인지 성능이 좋지 않은 것으로 정의됩니다. 그 후 LE 및 UE 하위 작업 모두에 대해 단일 인지 상태를 추가했습니다(프로토콜에 설명된).

미래의 임상 사용을 위한 측정을 개발하는 것 외에도, 팀의 장기적인 목표 중 하나는 건강한 운동 선수의 단일 및 이중 작업 성과의 신경 기초를 평가하고 스포츠 유도 된 mTBI를 가진 운동 선수와 그 결과를 대조하는 것입니다. 따라서, 우리는 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 만들었습니다. 우리는 DTS가 동시 기능근적외선 분광법(fNIRS) 측정과 함께 사용하기 위해 성공적으로 수정할 수 있는지 확인하고, 모션 아티팩트의 영향을 줄임으로써 총모터 의 움직임을 수용할 수 있도록 특별히 설계된 모바일 fNIRS 장치를 사용하고 있습니다. 또한,이 장치는 현재 연구 목적으로 사용할 수있는 모바일 장치에 대한 우리의 지식에 머리 범위의 가장 큰 금액을 가지고(재료의 표).

요약하면, 연구 프로토콜은 다음을 수행하도록 설계되었습니다.

  1. 개정된 이중 태스크 스크린(DTS)에 대한 관리 프로토콜을 설명하며, 이는 원래 DTS15의 한계와 향후 임상 사용을 위한 측정을 해결하기 위해 재설계된 조치입니다.
  2. 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 평가하도록 설계된 신경 이미징 호환 듀얼 태스크 스크린(DTS)에 대한 연구 프로토콜을 설명합니다.

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Protocol

모든 연구 절차는 콜로라도 주립 대학의 기관 검토 위원회 (IRB)에 의해 승인되었으며 모든 성인 참가자는 연구 절차를 완료하기 전에 서면 통보 된 동의를 제공했습니다. 서면 통보 동의는 18 세 미만의 참가자의 부모가 제공했으며, 미성년자 참가자는 연구 절차를 완료하기 전에 서면 동의서를 제공했습니다.

1. 개정 된 이중 작업 화면 (DTS)

  1. 하부 사지(LE) 하위 작업
    1. 단일 모터 상태를 시작합니다.
      1. 18m 의 산책로를 따라 정확히 4.5m 떨어져 수평 위치에 세 개의 요가 블록을 놓습니다.
      2. 각 발목에 스마트 장치를 단단히 부착하여 발 뒤꿈치 스트라이크를 감지하고 걸음걸이 특성을 얻습니다.
      3. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      4. 참가자들에게 장애물을 밟으면서 가능한 한 빨리 걷도록 지시한다. 스마트폰에서 데이터 수집을 시작하고 장치를 동시에 탭하여 왼쪽 다리와 오른쪽 다리에서 두 개의 별도 데이터 스트림을 후속 시간 정렬합니다.
      5. 수동 스톱워치로 완성 시간을 측정합니다.
      6. 비디오 녹화를 중지합니다.
    2. 단일 인지 상태를 시작합니다.
      1. 참가자에게 이 조건에 할당된 시간을 알려주며, 단일 모터 상태(최대 1초까지 반올림)에서 완료할 시간을 사용합니다.
      2. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      3. 참가자들에게 특정 문자(A 또는 F)로 시작하는 가능한 한 많은 단어를 명시하도록 지시합니다.
        참고: 문자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다. 숫자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다.
      4. 비디오 녹화를 중지합니다.
    3. 이중 작업 조건을 시작합니다.
      1. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      2. 참가자들에게 장애물을 밟으면서 가능한 한 빨리 걸을 수 있도록 지시하면서 특정 문자(A 또는 F)로 시작하는 단어를 최대한 많이 표현합니다. 두 가속도계를 빠르게 탭하여 상태를 시작합니다.
      3. 수동 스톱워치로 완성 시간을 측정합니다.
      4. 비디오 녹화를 중지합니다.
  2. 상부 사지(UE) 하위 작업
    1. 단일 모터 상태를 시작합니다.
      1. 벽에서 1.5m 떨어진 거리를 측정하고 마스킹 테이프로 표시하고 참가자에게 테이프 뒤에 서도록 지시합니다.
      2. 참가자 옆에 테니스 공 바구니를 놓습니다.
      3. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      4. 참가자에게 30s의 번갈아 가며 벽토를 완료하도록 지시합니다. 참가자에게 공을 잡지 못하면 테니스 공 바구니에서 새로운 공을 획득하라고 말하십시오. 스톱워치로 경과된 시간을 측정합니다.
      5. 비디오 녹화를 중지합니다.
    2. 단일 인지 상태를 시작합니다.
      1. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      2. 참가자에게 30초 동안 지정된 번호(100 또는 150)에서 7로 순차적으로 빼야 한다고 말합니다. 스톱워치로 경과된 시간을 측정합니다.
      3. 비디오 녹화를 중지합니다.
        참고: 문자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다. 숫자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다.
    3. 이중 작업 조건을 시작합니다.
      1. 참가자에게 벽에서 1.5m 떨어진 곳에 서도록 요청합니다.
      2. 참가자 옆에 테니스 공 바구니를 놓습니다.
      3. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      4. 참가자에게 30초 동안 번갈아 가며 벽토를 완성하도록 지시합니다. 참가자에게 공을 던지고 잡는 동안 30초 동안 지정된 숫자(100 또는 150)에서 7로 순차적으로 빼야 한다는 것을 알립니다. 참가자에게 공을 잡지 못하면 테니스 공 바구니에서 새로운 공을 획득하라고 말하십시오. 스톱워치로 경과된 시간을 측정합니다.
      5. 비디오 녹화를 중지합니다.
        참고: 문자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다. 숫자는 참가자와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 균형을 맞췄습니다.

2. 신경 이미징 호환 듀얼 태스크 스크린 (DTS)

  1. DTS 설정
    1. 요가 블록을 수직 위치에 배치하여 15m 산책로의 시작과 끝을 표시합니다.
    2. 15m 산책로를 따라 정확히 5m 떨어진 수평 위치에 두 개의 요가 블록을 놓습니다.
    3. 마스킹 테이프로 매끄러운 벽 표면에서 1.5m 떨어진 거리를 측정하고 표시합니다.
    4. 15m 통로의 시작 부분에 삼각대를 설치합니다.
  2. fNIRS 장치를 참가자의 머리에 놓습니다.
    1. 참가자의 머리 둘레를 측정하고 사전 배치 된 검소 및 짧은 채널 검출기로 적절한 크기의 fNIRS 캡(재료 표)을선택합니다.
    2. 전용 인수 노트북을 켜고 fNIRS 장치의 WiFi 네트워크에 연결합니다.
    3. fNIRS 획득 소프트웨어를 열고 fNIRS 장치를 선택합니다.
    4. 보정을 수행하여 광 강도를 최적화하고 검정 신호 수준을 확인합니다. 신호 수준은 허용 가능하거나 우수해야 합니다.
    5. 캡에서 검안을 제거하고 참가자의 머리카락을 이별하여 참가자의 두피에 대한 검안의 직접적인 연결을 보장하여 허용 되는 신호 수준 미만으로 모든 검소를 수정합니다.
  3. 참가자의 발목에 가속도계를 놓습니다.
    1. 각 발목에 스마트 장치를 단단히 부착하여 발 뒤꿈치 스트라이크를 감지하고 걸음걸이 특성을 얻습니다.
  4. LE 하위 작업 데이터 수집을 시작합니다.
    1. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어(재료의 표)를엽니 다.
    2. LE 하위 작업 파일을 선택합니다.
    3. 참가자에게 60년대 의자에 앉아 조용한 휴식 기간을 준비해 달라고 부탁한다.
    4. fNIRS 수집 소프트웨어로 돌아가서 시작 버튼을 클릭하여 fNIRS 데이터 수집을 시작합니다. 팝업 창에 ID_LE, 나이 및 섹스를 입력하고 시작을 클릭합니다.
    5. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어로 돌아가서 참가자에게 조용한 휴식이 시작될 것이라고 알리고 스페이스를 눌러 60 의 휴식 기간을 시작합니다.
    6. 나머지 기간이 끝나면1st 예심에 대해 어떤 LE 서브태스킹 조건(단일 모터, 단일 인지 또는 이중 작업)이 선택되었는지 식별합니다. 참가자에게 해당 평가판에 대한 지침을 제공합니다.
      1. 단일 모터 지침: 참가자에게 장애물을 밟으면서 가능한 한 빨리 30대를 걷도록 지시합니다. 참가자에게 1차 연구원이 "시작"이라고 말할 때 시작할 것이라고 말합니다. 이것은 보조 연구원이 가속도계를 탭한 후에 즉시 생깁니다. 1차 연구원이 "그만"이라고 말했을 때, 참가자에게 걷기를 중단해야 한다고 지시합니다. 또한, 1 차 연구원이 "중지"라고 하면 참가자는 발을 함께 넣고 가능한 한 여전히 유지해야합니다. 이 때, 보조 연구원은 가속도계를 두 번째로 탭하고 참가자가 멈춘 바닥에 마커 (끈적끈적한 메모)를 놓습니다.
      2. 단일 인지 지침: 참가자에게 15m 보도의 시작 부분에 서 도록 지시합니다. 서있는 동안, 그 / 그녀는 특정 문자로 시작하는 가능한 한 많은 단어를 명시하도록 요청받을 것입니다.
      3. 이중 작업 지침: 참가자에게 장애물을 밟고 동시에 특정 문자로 시작하는 가능한 한 많은 단어를 진술하면서 가능한 한 빨리 걷도록 지시합니다. 그 /그녀가 또한이 조건에 대 한 30 초 있을 것 이다 그/그녀에 게 알려. 참가자에게 1차 연구원이 "시작"이라고 말할 때 시작할 것이라고 말합니다. 이것은 보조 연구원이 가속도계를 탭한 후에 즉시 생깁니다. 1차 연구원이 "그만"이라고 말했을 때, 참가자에게 걷기를 중단해야 한다고 지시합니다. 또한, 1 차 연구원이 "중지"라고 하면 참가자는 발을 함께 넣고 가능한 한 여전히 유지해야합니다. 이 때, 보조 연구원은 가속도계를 두 번째로 탭하고 참가자가 멈춘 바닥에 마커 (끈적끈적한 메모)를 놓습니다.
    7. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
    8. 스페이스 바를 눌러 1st 평가판을 시작합니다. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어에 30의 타이머를 모니터링; 참가자에게 30가 경과했을 때 중지하라고 지시합니다.
    9. 2차 평가판을 식별하고 참가자에게 지침을 제공합니다. 참가자가 LE 하위 작업의 무작위 평가판 15회완료될 때까지 프로세스를 반복합니다.
    10. 비디오 녹화를 중지합니다.
    11. 참가자에게 60s의 휴식 기간을 더 완료할 것이라고 알려주십시오. 참가자가 앉으면 시작하여 나머지 기간을 시작합니다.
    12. 나머지 기간에 따라 자극 프리젠 테이션 소프트웨어의 LE 하위 작업 파일을 종료합니다. fNIRS 데이터 수집 소프트웨어에서 데이터 수집을 중지하지만 소프트웨어를 종료하지 않습니다.
      참고: 편지는 시험과 참가자 간의 카운터 밸런스와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 무작위화됩니다. 편지는 난이도 수준에서 유사하며 다음과 같습니다: W, D, F, T, S, H, M, A, B 및 P. 숫자는 시험과 참가자 간의 및 단일 및 이중 작업 조건 간에 무작위화됩니다. 번호 포함: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245, 240.
  5. 참가자의 발목에서 가속도계를 제거합니다. UE 서브태스크에 지정된 복도의 섹션으로 이동합니다.
  6. UE 하위 작업 데이터 수집을 시작합니다.
    1. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 엽니 다.
    2. UE 하위 작업 파일을 선택합니다.
    3. 참가자에게 60년대 의자에 앉아 조용한 휴식 기간을 준비해 달라고 부탁한다.
    4. fNIRS 수집 소프트웨어로 돌아가서 시작 버튼을 클릭하여 fNIRS 데이터 수집을 시작합니다. 팝업 창에 ID_UE, 나이 및 섹스를 입력하고 시작을 클릭합니다.
    5. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어로 돌아가서 참가자에게 조용한 휴식 기간이 시작될 것이라는 사실을 알리고 스페이스를 눌러 60 의 휴식 기간을 시작합니다.
    6. 나머지 기간이 끝나면1st 예심에 대해 어떤 UE 서브태스킹 조건(단일 모터, 단일 인지 또는 이중 작업)이 선택되었는지 식별합니다. 참가자에게 해당 평가판에 대한 지침을 제공합니다.
      1. 단일 모터 지침: 참가자에게 벽에서 1.5m 떨어진 곳에 서도록 지시합니다. 참가자 옆에 테니스 공 바구니를 놓습니다. 참가자에게 30s의 번갈아 가며 벽토를 완료하도록 지시합니다. 참가자에게 공을 잡지 못하면 테니스 공 바구니에서 새로운 공을 획득하라고 말하십시오.
      2. 단일 인지 지침: 참가자에게 30초에 지정된 번호에서 7로 순차적으로 빼도록 요청받을 것을 참가자에게 지시합니다.
      3. 이중 작업 지침: 참가자에게 30s에 대한 번갈아 가는 손으로 벽 토를 완료하도록 지시합니다. 참가자에게 공을 던지고 잡는 동안 30대 2의 경우2번에서 7점을 순차적으로 빼야 한다는 것을 알립니다. 참가자에게 공을 잡지 못하면 테니스 공 바구니에서 새로운 공을 획득하라고 말하십시오.
    7. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
    8. 스페이스 바를 눌러 1st 평가판을 시작합니다. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어에 30의 타이머를 모니터링; 참가자에게 30가 경과했을 때 중지하라고 지시합니다.
    9. 2차 평가판을 식별하고 참가자에게 지침을 제공합니다. 참가자가 UE 하위 작업의 무작위 평가판 15를 완료할 때까지 프로세스를 반복합니다.
    10. 비디오 녹화를 중지합니다.
    11. 참가자에게 60s의 휴식 기간을 더 완료할 것이라고 알려주십시오. 참가자가 앉으면 시작하여 나머지 기간을 시작합니다.
    12. 나머지 기간에 따라 자극 프리젠 테이션 소프트웨어의 UE 하위 작업 파일을 종료합니다. fNIRS 데이터 수집 소프트웨어에서 데이터 수집을 중지한 다음 소프트웨어를 종료합니다.
  7. 참가자의 머리에서 fNIRS 캡을 제거합니다.
    참고: 편지는 시험과 참가자 간의 카운터 밸런스와 단일 작업 조건 과 이중 작업 조건 간에 무작위화됩니다. 편지는 난이도 수준에서 유사하며 다음과 같습니다: W, D, F, T, S, H, M, A, B 및 P. 숫자는 시험과 참가자 간의 및 단일 및 이중 작업 조건 간에 무작위화됩니다. 번호 포함: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245, 240.

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Representative Results

참가자
참가자들은 입소문과 광고 전단지를 사용하여 지역 고등학교 팀과 대학 간 대학생 및 클럽 스포츠 팀에서 모집되었습니다. 참가자는 15-22세 사이여야 하며 조직적인 접촉 스포츠에 정기적으로 참여해야 했습니다. 연락처 스포츠에는 일상적인 플레이 중에 팀동료 나 상대와의 신체 접촉이 필요한 모든 스포츠가 포함되었습니다. 참가자는 또한 정상 또는 수정 된 비전과 청각, 신경 학 또는 정신 조건의 역사, 그리고 중등도 또는 심한 외상성 뇌 손상의 역사, 자기 보고서 당.

우리는 개정 된 DTS에서 취득 할 수있는 임상 데이터의 유형을 설명하기 위해 세 가지 건강한 남성 접촉 스포츠 선수 참가자 (평균 연령 : 18.0 ± 2.65 세)의 데이터를 포함했습니다. 건강 한, 여성 접촉 스포츠 선수의 데이터는 엄격 하 게 방법 중심 되지 않은 다른 출판물에 포함 됩니다.

개정된 DTS에 대한 데이터 분석
대표 결과에 포함된 참가자수가 적음했기 때문에 공식적인 통계 분석이 완료되지 않았습니다. 그러나, 각 참가자에 대 한, 듀얼 작업 조건에서 성능 단일 모터 및 단일 인지 조건에서 성능에 비해; 두 하위 작업에 대한 성능 메트릭에 대한 설명은 아래를 참조하십시오.

LE 하위 작업의 성능 메트릭
단일 모터 상태 성능은 걸음걸이 속도(m/s), 총 단계 수, 평균 걸음 길이(m), 평균 걸음 수(들), 스텝 지속시간(s) 및 단계 지속시간(SD)의 가변성에 의해 정량화되었다. 이 데이터는 우리가 참가자의 발목에 부착 스마트 장치에 내장 된 가속도계로 획득되었다. 단일 인지 상태 성능은 반복없이 생성 된 단어의 총 수로 측정되었으며,이 시험에 할당 된 다양한 시간을 설명하기 위해 단어 / s로 표현되었습니다. 훈련된 두 명의 연구 도우미가 단일 인지 상태의 비디오 테이프를 시청했으며 생성된 총 단어 수에 대한 합의에 도달해야 했습니다. 마지막으로 이중 작업 조건 성능은 걸음걸이 속도(m/s), 총 걸음 수, 평균 단계 길이(m), 평균 단계 길이(들), 평균 단계 지속 시간(s), 평균 단계 지속 시간 가변성(SD) 및 반복 없이 생성된 총 단어 수에 의해 측정되었으며, 단어/초로 표현되었다. 두 명의 숙련된 연구 도우미도 이중 작업 상태의 비디오 테이프를 시청했으며 생성된 총 단어 수에 대한 합의에 도달해야 했습니다.

LE 하위 작업의 이중 작업 비용
각 참가자에 대해 이중 작업 모터 비용은 단일 모터 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 걸음걸이 특성의 다음과 같은 변화로 표현될 것입니다: 느린 걸음걸이 속도, 총 단계의 더 큰 수, 더 작은 평균 단계 길이, 더 긴 평균 단계 지속 시간 및 더 큰 단계 기간 가변성. 우리는 세 남성 참가자 모두 LE 서브 태스킹에 이중 작업 모터 비용을 가지고 있음을 관찰했다. 특히, 우리는 느린 걸음걸이 속도, 더 긴 평균 단계 지속 시간, 그리고 단일 조건 작업에 비해 이중 동안 단계 지속 시간에 더 큰 가변성을 보았다; 그림 1A를참조하십시오. 대조적으로, 3명의 참가자의 2개는 단일 모터와 이중 작업 조건 사이 총 단계 또는 평균 단계 길이의 수에 있는 변경을 보여주지 않았습니다; 그림 1A를참조하십시오.

각 참가자에 대해 이중 작업 인지 비용은 단일 인지 작업 조건에서 생성된 단어 수에 비해 이중 작업 조건에서 생성된 단어 수가 적어 표시됩니다. 우리는 세 참가자의 두 이중 작업 인지 비용을 관찰. 특히, 이러한 참가자는 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 적은 단어를 생성; 그림 1B를참조하십시오.

UE 하위 작업의 성능 메트릭
단일 모터 상태 성능은 총 성공어 수로 측정되었습니다. 숙련된 두 명의 연구 도우미가 단일 모터 상태의 비디오 테이프를 시청했으며 총 성공어 수에 대한 합의에 도달해야 했습니다. 단일 인지 상태 성능은 정확한 뺄셈의 총 수에 의해 측정되었다. 두 명의 숙련된 연구 조수가 단일 인지 상태의 비디오 테이프를 시청했으며 총 정확한 뺄셈 수에 대한 합의에 도달해야 했습니다. 뺄셈 오류는 누적되지 않았습니다(예: "100, 92, 85..."는 하나의 오류와 하나의 올바른 빼기로 기록됩니다.). 마지막으로 이중 작업 조건 성능은 총 성공적인 어획량 수와 총 올바른 뺄셈 수로 측정되었습니다. 다시 말하지만, 두 명의 숙련된 연구 조수는 단일 인지 상태의 비디오 테이프를 시청했으며 성공적인 어획량과 올바른 뺄셈의 총 수에 대한 합의에 도달해야 했습니다.

UE 하위 작업의 이중 작업 비용
각 참가자에 대해 이중 작업 모터 비용은 단일 모터 조건에서 성공한 어획량 수에 비해 이중 작업 조건 동안 성공하는 어획량이 적어 표시됩니다. 우리는 세 남성 참가자 모두 이중 작업 모터 비용을 가지고 있음을 발견했다. 특히, 그들은 단일 모터 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 적은 성공적인 어획량을 했다; 그림 2A를참조하십시오.

이중 작업 인지 비용은 단일 작업 조건 동안 올바른 빼기 수에 비해 이중 작업 조건을 더 적은 올바른 빼기로 표현됩니다. 우리는 세 참가자의 두 이중 작업 인지 비용을 관찰. 특히, 그들은 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 적은 올바른 뺄셈을했다; 그림 2B를참조하십시오.

신경 이미징 호환 DTS에 대한 데이터 분석
fNIRS 장치 사양
우리는 모바일 기능 근적외선 분광법 (fNIRS) 시스템(재료의 표)를사용했다. 이 시스템에는 총 32개의 검소, 16개의 LED 소스 및 16개의 검출기가 있으며 참가자가 등에 착용하는 무선 수집 장치가 있습니다. 이 장치는 총 모터 의 움직임을 수용 할 수있는 고유하게 장착되어 있으며 모바일 시스템에 대한 헤드 커버리지의 가장 큰 양을 가지고 있습니다. fNIRS를 사용하여 우리는 신경 이미징 호환 DTS 동안 산소 헤모글로빈 (HbO)의 지수를 사용하여 혈역학 적 반응을 통해 뇌 활동을 평가했습니다.

fNIRS 헤드 프로브
헤드 프로브에는 내장 된 검안 홀더가있는 fNIRS 캡을 사용하여 참가자의 머리에 배치 된 30 개의 검소 (15 개의 LED 소스 및 15 검출기)가 포함되었습니다. 우리는 우리가 10-20시스템(17)으로확인한 좌우 모터 피질및 오른쪽 측면 전압네트워크(16),오른쪽 PFC 및 PPC의 두 개의 주요 영역에 LED 소스와 검출기를 배치하여 HbO를 측정했습니다. 그림 3을참조하십시오. LED 소스는 피상적 피질 영역으로 근적외선을 비추고, 검출기는 굴절된 빛을 포착하여 각 채널에서 HbO 값을 계산하거나 소스와 검출기의 교차를 계산할 수 있습니다. 또한, 우리는 두피 관류를 측정하는 8 개의 짧은 분리 검출기, 원시 fNIRS 데이터18,19에서회귀될 성가신 변수를 포함한다.

fNIRS 인수를 위한 블록 설계
LE와 UE 하위 작업 모두 블록 설계로 변환되었습니다. 두 하위 작업 모두 기준식 혈역학 활성을 획득하기 위해 60s의 휴식 기간으로 시작되고 끝났습니다. 나머지는 15개의 무작위 블록(5개의 단일 모터 상태 블록, 5개의 단일 인지 상태 블록 및 5개의 이중 작업 조건 블록)이 그 뒤를 이었고, 이는 각 하위 작업에 대해 총 7.5분의 총 데이터 수집을 기록했다. 각각 15개의 조건 블록 사이에, 참가자의 혈역학 적 반응이 기준선으로 돌아갈 수 있도록 약 6-8s의 가변 휴식 간격이 있었습니다. 그림 4를참조하십시오.

FNIRS 데이터 감소 및 1단계(단일 주체) 분석: 원시 fNIRS 데이터는 독점 프로그래밍 언어 및 수치 컴퓨팅환경(재료 표)에업로드됩니다. 짧은 분리 감지기로 만든 채널은 나중에 회귀에 레이블이 지정됩니다. 자극 프리젠테이션 소프트웨어에 의해 생성된 기본 자극 값은 DTS 블록(예: 단일 모터, 단일 인지, 듀얼 모터)을 식별하기 위해 이름이 바뀝니다. 다음으로, 모든 DTS 블록에 대해 자극 지속 시간 매개 변수가 30초, 나머지 기간동안 60초로 설정됩니다. 그런 다음 숫자 컴퓨팅 환경과 호환되는 비독점 도구 상자의 단계를 사용하여 기본 처리를 완료합니다. 이러한 단계에는 광학 밀도 계산을 한 다음 짧은 분리채널(20)의데이터를 주어진 광학 밀도 값을 다시 계산하는 것이 포함됩니다. 다음으로, 광학 밀도는 수정된 맥주 램버트 법21을사용하여 헤모글로빈 값(탈산소헤모글로빈, 산소화 헤모글로빈 및 총 헤모글로빈)으로 변환된다. 변환 후 짧은 분리 채널 데이터의 회귀를 포함하는 자동 회귀 모델 알고리즘이 실행됩니다. 자동 회귀 알고리즘에 대한 매개 변수는 표준모델(22)을따르도록 설정되어 있습니다. 마지막으로 조건 대비(예: 듀얼 대 싱글)를 사용하여 개별 데이터를 시각화할 수 있습니다. 그림 5를참조하십시오.

Figure 1
그림 1: 단일 작업 및 이중 작업 조건 동안 의 LE 하위 작업 성능. (A)세 참가자 모두 UE 서브태스킹에서 이중 태스크 모터 비용을 나타내는 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 걸음걸이 속도가 느리고 평균 걸음 시간이 길어지고 단계 적 지속 시간이 더 컸다. 참가자 3명 중 2명은 이중 및 단일 작업 조건 간의 총 단계 수 또는 평균 걸음 길이의 변화가 없었습니다. (B)3명의 참가자 중 2명은 LE 서브태스킹에 대한 이중 작업 인지 비용을 나타내는 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 적은 단어를 생성하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 단일 작업 및 이중 작업 조건 동안의 UE 하위 작업 성능. (A)세 참가자 모두 UE 서브태스킹에서 이중 태스크 모터 비용을 나타내는 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건에서 성공적인 어획량이 적어 주어도 적다. (B)3명의 참가자 중 2명은 단일 작업 조건에 비해 이중 작업 조건 동안 올바른 빼기를 적게 받았는데, 이는 UE 서브태브에 대한 이중 작업 인지 비용을 나타낸다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: FNIRS 헤드 프로브. fNIRS 헤드 프로브에는 왼쪽 및 오른쪽 모터 피질과 오른쪽 전두엽 피질(PFC) 및 오른쪽 후방 정수리 피질(PPC)에 배치된 15개의 LED 소스(red circles)와 15개의 검출기(흰색 원)가 포함되었다. 이를 통해 각 채널에서 산소가 공급되는 헤모글로빈(HbO) 값또는 소스 및 검출기의 교차를 계산할 수 있었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
그림 4: fNIRS 수집을 위한 블록 설계. DTS의 신경 이미징 호환 버전의 경우 LE 및 UE 하위 작업이 블록 설계로 변환되었습니다. 두 하위 작업 모두 기준식 혈역학 활성을 획득하기 위해 60초 의 휴식 기간으로 시작되고 끝났습니다. 휴식은 15개의 무작위 블록(5개의 단일 모터 상태 블록, 5개의 단일 인지 상태 블록 및 5개의 이중 작업 조건 블록)이 30초 동안 지속되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 5
그림 5: 단일 주체 fNIRS 데이터입니다. 이것은 조건 대조를 사용하여 단일 주체 fNIRS 데이터의 묘사입니다. 이 이미지는 LE 하위 작업에서 듀얼 태스크 대 단일 모터 작업 중에 산소가 있는 헤모글로빈(HbO)과 대조됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

이 원고에서는 새로 개정된 DTS(이중 작업 화면)에 대한 관리 프로토콜을 설명했습니다. 이러한 개정은 원래 DTS15에서 확인 된 한계를 해결하기 위해 완료되었으며 이중 작업 인지 비용을 테스트하기 위해 단일 인지 조건의 추가를 포함했습니다. 또한 걸음걸이 특성을 보다 정확하게 측정하기 위한 스마트 장치 기반 액클레롬트리도 포함되어 있습니다. 우리는 DTS로 취득할 수 있는 임상 데이터의 모형을 설명하는 대표적인 결과를 포함했습니다. 우리는 또한 우리가 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 평가하기 위하여 디자인한 신경 화상 진찰 호환 이중 작업 스크린 (DTS)를 위한 연구 프로토콜을 기술했습니다. 우리가 선택한 신경 이미징 양식은 모션 아티팩트18,19의영향을 줄임으로써 총 모터 운동을 수용하는 휴대용 기능성 근적외선 분광법(fNIRS) 장치였다. 신경 이미징 호환 버전을 만들려면 DTS를 블록 디자인으로 변환해야 했습니다. 블록 설계에는 단일 모터, 단일 인지 및 이중 작업 조건의 5개의 반복 또는 블록이 필요했습니다. 이 새로운 인지 자극의 사용 필요 (예를 들어, 숫자와 문자) 각 재판에 대 한 동등한 어려움의.

가속도계의 추가는 개정 된 DTS에 가장 도전적인 추가했다, 이것은 우리가 장애물 산책이 스마트 장치의 두 가지에 시작 되었을 때 정확하게 표시하는 것을 요구했기 때문에. 우리는 동시에 참가자의 첫 번째 단계에 앞서 스마트 장치 / 가속도계를 탭하여 가속 데이터에 아티팩트 스파이크를 만들었습니다. 우리는 또한 참가자들의 걷기를 녹화하여 비디오에서 발 뒤꿈치 스트라이크와 가속도계가 기록 한 발 뒤꿈치 파업과 일치시킬 수 있었습니다.

그러나 대부분의 문제 해결은 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 만들기 위해 완료되었습니다. 우리가 만난 첫 번째 장애물은 신경 이미징 획득 소프트웨어와 무선으로 인터페이스 할 수있는 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 찾는 것이었습니다. 컴퓨터 기반 작업과 는 달리 참가자는 어떤 상태가 발생하려고 하는지 확인할 필요가 없었지만 연구원은 지침을 제공하기 위해 조건을 보아야했습니다. 또한 이 자극 소프트웨어는 발생하는 조건을 표시하기 위해 인수 소프트웨어와 원활하게 인터페이스해야 했습니다. 이것은 각 조건의 모든 5개의 블록에 걸쳐 신경 화상 진찰 데이터의 미래 분할 그리고 평균을 위해 필요합니다. 우리는 성공적으로 실험실 스트리밍 계층을 통해 fNIRS 데이터 수집 소프트웨어와 인터페이스 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 확인했다. 이를 통해 두 프로그램을 동시에 사용할 수 있었습니다. 우리가 만난 다음 장애물은 DTS를 블록 디자인으로 수정하는 것이었는데, 각 블록은 최적의 fNIRS 데이터 품질에 필요한 30초의 지속 시간이었습니다. 추가적으로, 우리는 특히 mTBI24후에, 두뇌관류23에있는 알려진된 주제간 가변성 때문에, 기준선 두뇌 관류를 측정하기 위하여 각 하구 작업의 시작과 끝에 휴식 기간을 포함할 필요가 있었습니다. 또한, 우리는 참가자의 두뇌 활동이 기준선으로 돌아갈 수 있도록 블록 사이 6-10의 전환 기간을 추가해야 했습니다. 마지막으로, 우리는 연습 효과를 줄이고 신경 습관을 피하기 위해 블록 순서와 카운터 밸런스 문자 및 숫자 자극을 무작위로 할 필요가 있다고 결정했습니다. 30s 블록 설계로 수정하는 가장 어려운 작업은 LE 하위 작업의 장애물 워크였습니다. 수정하기 전에는 18m 장애물 걷기였으며 참가자가 이를 완료하는 데 걸리는 시간이었습니다. 18m 도보를 30초 블록으로 바꾸기 위해, 우리는 참가자들에게 시간이 호출될 때까지 두 개의 장애물(3개가 아닌)으로 15m 걷기를 반복하도록 요청했습니다. 30 s 블록의 끝에 우리는 참가자가 멈춘 바닥에 임시 마커 (스티커 노트)를 배치했습니다. 이를 통해 걸음걸이 거리를 정확하게 측정하고 m/s의 걸음걸이 속도를 계산할 수 있었습니다. 마지막으로, 자극 프리젠 테이션 소프트웨어에서, 우리는 각 블록에 대한 30 의 타이머의 비디오를 추가, 그래서 연구원은 신경 이미징 소프트웨어와 랩톱 컴퓨터에서 동시에 각 블록의 기간을 시각화하고 구두 단서를 제공 할 수 (예 : "시작"과 "중지") 각 블록의 시작과 끝에 대한 참가자에게.

대표적인 결과에서, 우리는 다음과 같은 걸음걸이 특성이 LE 서브태스킹에 이중 작업 모터 비용을 보였다는 것을 발견했습니다: 걸음걸이 속도, 평균 단계 지속 시간 및 단계 기간의 가변성. 반면, 총 단계와 평균 단계 길이는 이중 작업 모터 비용을 나타내지 않았으며, 3명의 참가자 중 2명이 이러한 메트릭에 아무런 변화가 없었습니다. 이는 이러한 메트릭 또는 가속도계의 제한을 나타낼 수 있습니다. 또한 샘플 크기에 관계없이 참가자의 100%에서 이중 작업 모터 비용을 보기를 희망했지만 3명의 참가자의 대표 데이터만 포함하는 결과일 수도 있습니다. 스마트 장치의 발 뒤꿈치 스트라이크 데이터가 상세하고 정확한 데이터를 제공했음에도 불구하고 현재 상당한 제한은 이러한 데이터를 처리하고 해석하는 데 걸리는 시간과 전문 지식의 양입니다 (최대 1.25 시간 /참가자). 이상적으로, 우리는 이 처리 및 해석이 10 분 미만이 걸리고 거의 - 투 - 더 사전 교육이 필요하기를 바란다. 우리는이 처리를 간소화하기 위해 응용 프로그램을 개발해야합니다. 또한 대표 선수들의 일관된 듀얼 태스크 모터 비용을 관찰했지만, 한 참가자가 LE 서브태스킹에 대한 이중 작업 인지 비용을 입증하지 못했고 다른 참가자가 UE 서브태스킹에서 이중 작업 인지 비용을 입증하지 못했다는 것을 발견했습니다. 바람직하게는, 이 방법은 모든 참가자의 두 하위 작업(샘플 크기에 관계없이)에 대한 이중 작업 인지 비용을 유도하여 더 도전적인 인지 작업에 대한 필요성을 시사할 수 있다. 또는, 이 발견은 인지 능력이 이중 작업 간섭에 덜 취약하다는 것을 건의할 수 있고 우리는 모터 성능에 있는 이중 작업 방해에 집중해야 합니다.

이 작업의 초기 목표는 mTBI의 평가 및 치료를 향상시킬 수있는 실용적이고 민감한 도구를 개발하는 것이었습니다. 과거 작업14에서사용되는 이중 작업 패러다임의 많은 대조적으로, 원래 DTS 및 개정 된 DTS는 휴대용, 저렴한 장비를 사용하고, 대부분의 조건은 사전 교육없이 점수가 쉽습니다. 또한, 상사 기능, 특히 손-눈 협응력에 대한 새로운 평가를 포함했으며, 이전 작품은 하반신 또는 하부사지능력(11,12,13,14)에만초점을 맞췄다. 따라서, 이 방법은 다양한 환경(예: 재활 센터, 의사의 사무실, 체육관 및 운동 훈련실)에서 다양한 환경에서 투여될 수 있기 때문에 mTBI 평가 프로토콜에 기여할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 궁극적으로, 우리는 DTS가 스포츠 유도 mTBI의 효과에 민감하다는 것을 결정할 필요가 있습니다, 그러나 우리가 지금까지 취한 단계는 DTS 행정 프로토콜이 고성능 선수에 있는 이중 작업 효력을 이끌어 내는 실용적인 쪽이다는 것을 건의합니다.

현재까지, mTBI 평가는 시험 재시험 신뢰성이 좋지 않거나, 기준선 테스트에 의존하거나, 고성능 선수7,8,9에충분히 도전적이지 않은 자가보고 증상객관적인 측정으로 제한됩니다. DTS에는 하부 및 상층극 성능을 모두 평가하는 도전적인 작업이 포함됩니다. 현재 우리는 DTS가 mTBI의 효과에 민감하다는 것을 확립하지 못했지만 이러한 데이터를 수집하는 중입니다. 또한, 우리는 건강한 운동 선수와 새로 만든 신경 이미징 호환 DTS를 사용하여 스포츠 유도 mTBI를 가진 사람들의 단일 및 이중 작업 행동의 신경 기초를 더 잘 이해하기 위해 노력합니다. 이러한 이해는 DTS와 같은 평가 방법을 더욱 구체화하고 최적의 치료 패러다임에 대한 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 것입니다.

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Disclosures

저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.

Acknowledgments

콜로라도 주립 대학인 이사벨 부스(Isabelle Booth)가 액렐로롬트리 데이터 분석을 지원한 학생에게 감사드립니다. 또한 저자 J.S.에게 발행 된 NIH K12 HD055931 및 K01 HD096047-02의 자금 지원을 인정하고 싶습니다.

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

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References

  1. Gardner, R. C., Yaffe, K. Epidemiology of mild traumatic brain injury and neurodegenerative disease. Molecular and Cellular Neuroscience. 66, Pt B 75-80 (2015).
  2. Oyegbile, T. O., Dougherty, A., Tanveer, S., Zecavati, N., Delasobera, B. E. High Sleep Disturbance and Longer Concussion Duration in Repeat Concussions. Behavioral Sleep Medicine. , 1-8 (2019).
  3. Schatz, P., Moser, R. S., Covassin, T., Karpf, R. Early indicators of enduring symptoms in high school athletes with multiple previous concussions. Neurosurgery. 68 (6), 1562-1567 (2011).
  4. Yrondi, A., Brauge, D., LeMen, J., Arbus, C., Pariente, J. Depression and sports-related concussion: A systematic review. La Presse Médicale. 46 (10), 890-902 (2017).
  5. Haider, M. N., et al. A systematic review of criteria used to define recovery from sport-related concussion in youth athletes. British Journal of Sports Medicine. 52 (18), 1179-1190 (2018).
  6. Conway, F. N., et al. Concussion Symptom Underreporting Among Incoming National Collegiate Athletic Association Division I College Athletes. Clinical Journal of Sport Medicine. 30 (3), 203-209 (2020).
  7. Broglio, S. P., Guskiewicz, K. M., Norwig, J. If You're Not Measuring, You're Guessing: The Advent of Objective Concussion Assessments. Journal of Athletic Training. 52 (3), 160-166 (2017).
  8. Broglio, S. P., Katz, B. P., Zhao, S., McCrea, M., McAllister, T. Test-retest reliability and interpretation of common concussion assessment tools: Findings from the NCAA-DoD CARE Consortium. Sports Medicine. 48 (5), 1255-1268 (2018).
  9. Howell, D. R., et al. Examining Motor Tasks of Differing Complexity After Concussion in Adolescents. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 100 (4), 613-619 (2019).
  10. Buttner, F., et al. Concussed athletes walk slower than non-concussed athletes during cognitive-motor dual-task assessments but not during single-task assessments 2 months after sports concussion: a systematic review and meta-analysis using individual participant data. British Journal of Sports Medicine. 54 (2), 94-101 (2020).
  11. Howell, D. R., Buckley, T. A., Lynall, R. C., Meehan, W. P. I. Worsening dual-task gait costs after concussion and their association with subsequent sport-related injury. Journal of Neurotrauma. 35 (14), 1630-1636 (2018).
  12. Howell, D. R., Kirkwood, M. W., Provance, A., Iverson, G. L., Meehan, W. P. Using concurrent gait and cognitive assessments to identify impairments after concussion: a narrative review. Concussion. 3 (1), 54 (2018).
  13. Lee, H., Sullivan, S. J., Schneiders, A. G. The use of the dual-task paradigm in detecting gait performance deficits following a sports-related concussion: a systematic review and meta-analysis. Journal of Science and Medicine in Sport. 16 (1), 2-7 (2013).
  14. Solomito, M. J., et al. Motion analysis evaluation of adolescent athletes during dual-task walking following a concussion: A multicenter study. Gait Posture. 64, 260-265 (2018).
  15. Stephens, J. A., Nicholson, R., Slomine, B., Suskauer, S. Development and pilot testing of the dual task screen in healthy adolescents. American Journal of Occupational Therapy. 72 (3), (2018).
  16. Ptak, R. The frontoparietal attention network of the human brain: action, saliency, and a priority map of the environment. Neuroscientist. 18 (5), 502-515 (2012).
  17. Jasper, H. Report of the committee on methods of clinical examination in electroencephalography: 1957. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 10 (2), 370-375 (1958).
  18. Brigadoi, S., Cooper, R. J. How short is short? Optimum source-detector distance for short-separation channels in functional near-infrared spectroscopy. Neurophotonics. 2 (2), 025005 (2015).
  19. Sato, T., et al. Reduction of global interference of scalp-hemodynamics in functional near-infrared spectroscopy using short distance probes. Neuroimage. 141, 120-132 (2016).
  20. Scholkmann, F., et al. A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology. Neuroimage. 85, Pt 1 6-27 (2014).
  21. Baker, W. B., et al. Modified Beer-Lambert law for blood flow. Biomedical Optics Express. 5 (11), 4053-4075 (2014).
  22. Barker, J. W., Aarabi, A., Huppert, T. J. Autoregressive model based algorithm for correcting motion and serially correlated errors in fNIRS. Biomedical Optics Express. 4 (8), 1366-1379 (2013).
  23. Aguirre, G. K., Zarahn, E., D'Esposito, M. The variability of human, BOLD hemodynamic responses. Neuroimage. 8 (4), 360-369 (1998).
  24. Stephens, J. A., Liu, P., Lu, H., Suskauer, S. J. Cerebral Blood Flow after Mild Traumatic Brain Injury: Associations between Symptoms and Post-Injury Perfusion. Journal of Neurotrauma. 35 (2), 241-248 (2018).

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행동 문제 164 가벼운 외상성 뇌 손상 운동 선수 스포츠 측정 개발 이중 작업 운동 기능 인식 기능근적외선 분광법
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Aumen, A. M., Oberg, K. J., Mingils, More

Aumen, A. M., Oberg, K. J., Mingils, S. M., Berkner, C. B., Tracy, B. L., Stephens, J. A. Revised and Neuroimaging-Compatible Versions of the Dual Task Screen. J. Vis. Exp. (164), e61678, doi:10.3791/61678 (2020).

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