Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Herziene en neuroimaging-compatibele versies van het dual task-scherm

Published: October 5, 2020 doi: 10.3791/61678
Automatic Translation
*1, *1, 2, 3, 3, 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

We ontwikkelden het originele Dual Task Screen (DTS) als een draagbare, goedkope maatregel die atleten met sportgeïnduceerd licht traumatisch hersenletsel kan evalueren. We hebben de originele DTS voor toekomstig klinisch gebruik herzien en een neuroimaging-compatibele versie van de DTS ontwikkeld om neurale onderbouwing van prestaties met één en dubbele taak te meten.

Abstract

Dubbele taakparadigma's beoordelen tegelijkertijd motorische en cognitieve vaardigheden en ze kunnen subtiele, resterende stoornissen detecteren bij atleten met recent licht traumatisch hersenletsel (mTBI). In het verleden hebben dubbele taakparadigma's zich echter uitsluitend gericht op vaardigheden van lagere ledematen en vertrouwden ze op omslachtige, dure laboratoriumapparatuur - waardoor hun bruikbaarheid voor dagelijkse mTBI-evaluatie werd beperkt. Vervolgens ontwikkelden we het Dual Task Screen (DTS), dat <10 minuten duurt om toe te dienen en te scoren, goedkope draagbare apparatuur gebruikt en subtaken van lagere extremiteit (LE) en bovenste extremiteit (UE) omvat. Het doel van dit manuscript was tweeledig. Ten eerste beschrijven we het beheerprotocol voor de herziene DTS, dat we hebben herzien om de beperkingen van de oorspronkelijke DTS aan te pakken. In het bijzonder omvatten de herzieningen toevoegingen van slimme apparaten om meer gedetailleerde loopgegevens te verkrijgen en opname van enkele cognitieve aandoeningen om te testen op verstoorde cognitieve prestaties onder dubbele taakomstandigheden. Belangrijk is dat de herziene DTS een maatregel is die bedoeld is voor toekomstig klinisch gebruik, en we presenteren representatieve resultaten van drie mannelijke atleten om het type klinische gegevens te illustreren dat uit de maatregel kan worden verkregen. Belangrijk is dat we de gevoeligheid en specificiteit van de herziene DTS bij sporters met mTBI, het volgende onderzoeksinitiatief, nog moeten evalueren. Het tweede doel van dit manuscript is om een neuroimaging-compatibele versie van de DTS te beschrijven. We ontwikkelden deze versie zodat we de neurale onderbouwing van prestaties met één en twee taken konden evalueren, voor een beter empirisch begrip van de gedragstekorten die verband houden met mTBI. Dit manuscript beschrijft dus ook de stappen die we hebben genomen om gelijktijdige functionele near-infrared spectroscopie (fNIRS) meting tijdens de DTS mogelijk te maken, samen met hoe we de fNIRS-gegevens op het eerste niveau hebben verkregen en voltooid.

Introduction

Elk jaar lopen wereldwijd 42 miljoen mensen licht traumatisch hersenletsel (mTBIs) op1. Hoewel ooit als goedaardig beschouwd, wijst nieuw onderzoek erop dat mTBIs, met name herhaalde mTBIs, blijvende negatieve gevolgen kunnen veroorzaken, zoals fysieke, cognitieve en slaapstoornissen2,3,4. Vervolgens zijn onderzoekers en clinici op zoek naar verbeterde evaluaties en behandelingsmethoden om mTBI te begrijpen en aan te pakken.

Tot op heden omvat de beste praktijken voor mTBI-evaluatie zelfgerapporteerde symptomen en objectieve meting van neurocognitieve en motorische functie5. Sommige individuen, zoals competitieve atleten op collegiaal niveau, staan er echter om bekend dat ze mTBI-gerelateerde symptomen6onderschatten, waardoor het nut van symptoomrapporten wordt beperkt. Objectieve neurocognitieve en motorische functiemaatregelen hebben ook beperkingen, waaronder een slechte betrouwbaarheid van de testhertest, vertrouwen op basistests of onvoldoende moeilijkheidsgraad voor goed presterende atleten7,8,9. Dubbele taakparadigma 's - die tegelijkertijd de motorische en cognitieve vaardigheden beoordelen - kunnen echter subtiele, resterende stoornissen detecteren en kunnen bijzonder nuttig zijn voor het evalueren van goed presterende atleten10,11,12,13,14.

Eerder onderzoek met behulp van dubbele taakparadigma's heeft vaak omslachtige, dure laboratoriumapparatuur, zoals motion capture-systemen14,opgenomen om goed presterende atleten te evalueren. Hoewel deze systemen subtiele motorische beperkingen nauwkeurig kunnen meten, zijn ze onpraktisch voor gebruik in de dagelijkse mTBI-evaluatie vanwege hoge materiaalkosten, beperkte draagbaarheid en lange administratietijden (d.w.z. ≥ 45 minuten per persoon). Verder richtten veel eerdere dual task paradigmastudies zich uitsluitend op vaardigheden van het onderlichaam of de onderste ledematen, zoals evenwicht of gang11,12,13,14. Waarschijnlijk is de bovenste extremiteitsfunctie en hand-oogcoördinatie ook belangrijk voor goed presterende atleten in veel sporten. Zo ontwikkelden we het Dual Task Screen (DTS), een korte meting die is ontworpen om in <10 minuten te worden toegediend en gescoord met draagbare, goedkope instrumenten. Deze oorspronkelijke DTS omvatte een subtaken van de onderste extremiteit (LE) en de bovenste extremiteit (UE), die de loopsnelheid (met behulp van een stopwatch) en hand-oogcoördinatie evalueerden onder enkele motorische en dubbele taakomstandigheden15.

In de eerste haalbaarheidsstudie voltooiden 32 gezonde, vrouwelijke adolescente deelnemers de oorspronkelijke DTS. Deze studie was bedoeld om vast te stellen dat de DTS motorkosten met dubbele taak kon uitlozen, zoals blijkt uit verminderde motorprestaties tijdens dubbele taak versus enkele motoromstandigheden. We hebben ook geprobeerd vast te stellen dat de DTS in minder dan 10 minuten kon worden toegediend en gescoord. We ontdekten dat alle deelnemers slechtere dual task motorprestaties hadden op ten minste één subtaak. Bovendien konden we de DTS in gemiddeld 5,63 minuten toedienen en de test scoren in 2-3 minuten15.

Hoewel de eerste haalbaarheidsstudie succesvol was, werden enkele beperkingen aan het licht gebracht. Met name de loopsnelheid werd gemeten met stopwatches, die gevoelig zijn voor natuurlijke menselijke fouten. Daarom gebruikten we in de herziene DTS slimme apparaten met ingebouwde versnellingsmeters(Materialentabel)op elke enkel. Deze toevoeging handhaafde het gebruik van draagbare, goedkope instrumenten terwijl het nog steeds geavanceerde metingen van loopsnelheid, totaal aantal stappen, gemiddelde staplengte, gemiddelde stapduur en variatie in stapduur biedt. Een andere beperking van de oorspronkelijke DTS was de afwezigheid van enkele cognitieve aandoeningen, waardoor evaluatie van cognitieve kosten voor dubbele taken werd voorkomen. Cognitieve kosten voor dubbele taken worden gedefinieerd als slechtere cognitieve prestaties tijdens de dubbele taak versus een enkele cognitieve conditie. Vervolgens hebben we voor zowel de LE- als de UE-subtaken één cognitieve aandoening toegevoegd (beschreven in Protocol).

Naast het ontwikkelen van een maatregel voor toekomstig klinisch gebruik, is een van de langetermijndoelen van het team om de neurale onderbouwing van prestaties met één en dubbele taak bij gezonde atleten te evalueren en die bevindingen te contrasteren met atleten met door sport geïnduceerde mTBI. Zo hebben we een neuroimaging-compatibele versie van de DTS gemaakt. We proberen te bepalen of de DTS met succes kan worden aangepast voor gebruik met gelijktijdige functionele near-infrared spectroscopy (fNIRS) meting, en we gebruiken een mobiel fNIRS-apparaat dat speciaal is ontworpen om bruto-motorische bewegingen mogelijk te maken door de invloed van bewegingsartefacten te verminderen. Verder heeft dit apparaat, voor zover wij weten, de grootste hoeveelheid hoofddekking voor mobiele apparaten die momenteel beschikbaar zijn voor onderzoeksdoeleinden(Tabel met materialen).

Kortom, het studieprotocol is ontworpen om het volgende te doen:

  1. Beschrijf het toedieningsprotocol voor het herziene Dual Task Screen (DTS), een maatregel die we opnieuw hebben ontworpen om de beperkingen van de oorspronkelijke DTS15 aan te pakken en een maatregel die bedoeld is voor toekomstig klinisch gebruik.
  2. Beschrijf het onderzoeksprotocol voor het neuroimaging-compatibele Dual Task Screen (DTS), dat we hebben ontworpen om de neurale onderbouwing van prestaties met één en dubbele taak te evalueren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle studieprocedures werden goedgekeurd door de Institutional Review Board (IRB) van de Colorado State University, en alle volwassen deelnemers gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming voordat ze studieprocedures voltooiden. Ouders van deelnemers jonger dan 18 jaar hebben schriftelijke geïnformeerde toestemming gegeven en de minderjarige deelnemers hebben ook schriftelijke toestemming gegeven voordat zij eventuele studieprocedures hebben voltooid.

1. Herzien dubbel taakscherm (DTS)

  1. Subtaken onderste extremiteit (LE)
    1. Start de enkele motorconditie.
      1. Plaats drie yogablokken in een horizontale positie precies 4,5 m uit elkaar langs een loopbrug van 18 m.
      2. Bevestig slimme apparaten stevig aan elke enkel om hielslagen te detecteren en loopeigenschappen te verkrijgen.
      3. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      4. Instrueer deelnemers om zo snel mogelijk te lopen terwijl ze over obstakels stappen. Start het verzamelen van gegevens op de smartphones en tik tegelijkertijd scherp op de apparaten voor de daaropvolgende tijdsuitlijning van de twee afzonderlijke gegevensstromen vanaf de linker- en rechterbenen.
      5. Meet de time-to-complete met een handbediende stopwatch.
      6. Stop met video-opname.
    2. Start de enkele cognitieve aandoening.
      1. Vertel de deelnemer zijn/haar toegewezen tijd voor deze voorwaarde, met behulp van de tijd-om-te-voltooien van zijn / haar enkele motor conditie (afronden tot een volledige seconde).
      2. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      3. Instrueer deelnemers om zoveel mogelijk woorden te vermelden die beginnen met een bepaalde letter (A of F).
        OPMERKING: Brieven zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden. Getallen zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden.
      4. Stop met video-opname.
    3. Start de dubbele taakvoorwaarde.
      1. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      2. Instrueer deelnemers om zo snel mogelijk te lopen terwijl ze over obstakels stappen terwijl ze tegelijkertijd zoveel mogelijk woorden vermelden die beginnen met een bepaalde letter (A of F). Tik snel op beide versnellingsmeters om de toestand te starten.
      3. Meet de time-to-complete met een handbediende stopwatch.
      4. Stop met video-opname.
  2. Subtaken Bovenste extremiteit (UE)
    1. Start de enkele motorconditie.
      1. Meet een afstand van 1,5 m van een muur, markeer met afplakband en instrueer de deelnemer om achter de tape te gaan staan.
      2. Plaats een mand met tennisballen naast de deelnemer.
      3. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      4. Instrueer de deelnemer om een wall-toss te voltooien met afwisselende handen gedurende 30 s. Vertel de deelnemer dat als hij/zij er niet in slaagt om een bal te vangen, om een nieuwe bal uit de mand met tennisballen te halen. Meet de tijd die is verstreken met een stopwatch.
      5. Stop met video-opname.
    2. Start de enkele cognitieve aandoening.
      1. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      2. Vertel de deelnemer dat hem/haar wordt gevraagd om 7 seconden achtereenvolgens af te trekken van een bepaald getal (100 of 150). Meet de tijd die is verstreken met een stopwatch.
      3. Stop met video-opname.
        OPMERKING: Brieven zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden. Getallen zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden.
    3. Start de dubbele taakvoorwaarde.
      1. Vraag de deelnemer om 1,5 m van een muur te staan.
      2. Plaats een mandje tennisballen naast de deelnemer.
      3. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
      4. Instrueer de deelnemer om een wall-toss met afwisselende handen gedurende 30 seconden te voltooien. Informeer de deelnemer dat hij/zij tijdens het gooien en vangen van de ballen wordt gevraagd om 7 seconden achtereenvolgens af te trekken van een bepaald getal (100 of 150). Vertel de deelnemer dat als hij/zij er niet in slaagt om een bal te vangen, om een nieuwe bal uit de mand met tennisballen te halen. Meet de tijd die is verstreken met een stopwatch.
      5. Stop met video-opname.
        OPMERKING: Brieven zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden. Getallen zijn tegenwicht tussen deelnemers en tussen de enkele en dubbele taakvoorwaarden.

2. Neuroimaging-compatibel dual task screen (DTS)

  1. De DTS instellen
    1. Plaats yogablokken in een verticale positie om het begin en einde van een loopbrug van 15 m te markeren.
    2. Plaats twee yogablokken in een horizontale positie precies 5 m uit elkaar langs de 15 m loopbrug.
    3. Meet en markeer met afplakband op een afstand van 1,5 m van een glad wandoppervlak.
    4. Zet een statief op aan het begin van de 15 m loopbrug.
  2. Plaats het fNIRS-apparaat op het hoofd van de deelnemer.
    1. Meet de hoofdomtrek van de deelnemer en selecteer de juiste fNIRS-dop(Materialentabel)met vooraf geplaatste optodes en kortkanaaldetectoren.
    2. Schakel een speciale acquisitielaptop in en maak verbinding met het WiFi-netwerk van het fNIRS-apparaat.
    3. Open de fNIRS-acquisitiesoftware en selecteer het fNIRS-apparaat.
    4. Voer kalibratie uit om de lichtintensiteit te optimaliseren en de optodesignaalniveaus te controleren. Signaalniveaus moeten acceptabel of uitstekend zijn.
    5. Repareer alle optodes met een minder dan acceptabel signaalniveau door de optode van de dop te verwijderen en het haar van de deelnemer te scheiden om een directe verbinding van de optode met de hoofdhuid van de deelnemer te garanderen.
  3. Plaats versnellingsmeters op de enkels van de deelnemer.
    1. Bevestig slimme apparaten stevig aan elke enkel om hielslagen te detecteren en loopeigenschappen te verkrijgen.
  4. Begin met het verzamelen van LE-subtakengegevens.
    1. Open de stimulus presentatie software (Tabel met materialen).
    2. Selecteer het LE-subtakenbestand.
    3. Vraag de deelnemer om in een stoel te zitten ter voorbereiding op een rustige rustperiode van 60 s.
    4. Ga terug naar de fNIRS-acquisitiesoftware en klik op de knop Start om te beginnen met het verzamelen van fNIRS-gegevens. Voer onderwerp ID_LE, leeftijd en seks in het pop-upvenster in en klik op Start.
    5. Keer terug naar de stimuluspresentatiesoftware, informeer de deelnemer dat de rustpauze begint en druk op Ruimte om de rustperiode van 60 s te starten.
    6. Identificeer aan het einde van de rustperiode welke LE Subtask-voorwaarde (enkele motorische, enkele cognitieve of dubbele taak) is geselecteerd voor de1e proef. Geef de deelnemer instructies voor die proef.
      1. Enkele motorinstructies: Instrueer de deelnemer om zo snel mogelijk te lopen, terwijl hij over de obstakels stapt, gedurende 30 s. Vertel deelnemer dat hij/zij zal starten wanneer de hoofdonderzoeker "Start" zegt. Dit gebeurt onmiddellijk nadat een secundaire onderzoeker op de versnellingsmeters tikt. Instrueer de deelnemer dat hij/zij moet stoppen met lopen wanneer de hoofdonderzoeker 'stop' zegt. Bovendien, wanneer de hoofdonderzoeker "stop" zegt, moet de deelnemer zijn /haar voeten bij elkaar zetten en zo stil mogelijk blijven. Op dit moment tikt de secundaire onderzoeker een tweede keer op de versnellingsmeters en plaatst een marker (sticky note) op de vloer waar de deelnemer stopte.
      2. Enkele cognitieve instructies: Instrueer de deelnemer om aan het begin van de 15 m loopbrug te blijven staan. Terwijl hij/zij staat, wordt hem/haar gevraagd om zoveel mogelijk woorden te vermelden die beginnen met een bepaalde letter.
      3. Dubbele taakinstructies: Instrueer de deelnemer om zo snel mogelijk te lopen terwijl hij over de obstakels stapt en tegelijkertijd zoveel mogelijk woorden vermeldt, te beginnen met een bepaalde letter. Laat hem/haar weten dat hij/zij ook 30 seconden heeft voor deze aandoening. Vertel deelnemer dat hij/zij zal starten wanneer de hoofdonderzoeker "start" zegt. Dit gebeurt onmiddellijk nadat een secundaire onderzoeker op de versnellingsmeters tikt. Instrueer de deelnemer dat hij/zij moet stoppen met lopen wanneer de hoofdonderzoeker 'stop' zegt. Bovendien, wanneer de hoofdonderzoeker "stop" zegt, moet de deelnemer zijn /haar voeten bij elkaar zetten en zo stil mogelijk blijven. Op dit moment tikt de secundaire onderzoeker een tweede keer op de versnellingsmeters en plaatst een marker (sticky note) op de vloer waar de deelnemer stopte.
    7. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
    8. Druk op de spatiebalk om de1e proef te starten. Monitor de 30 s timer op de stimulus presentatie software; laat de deelnemer stoppen wanneer er 30 s zijn verstreken.
    9. Identificeer de2e proef en geef de deelnemer instructies. Herhaal het proces totdat de deelnemer 15 gerandomiseerde proeven van de LE Subtask heeft voltooid.
    10. Stop met video-opname.
    11. Laat de deelnemer weten dat hij/zij nog een rustperiode van 60 s zal voltooien. Zodra de deelnemer is geplaatst, drukt u op Start om de rustperiode te beginnen.
    12. Sluit na de rustperiode het LE-subtakenbestand af in de stimuluspresentatiesoftware. Stop de gegevensverwerving in fNIRS-software voor gegevensverwerving, maar sluit de software niet af.
      OPMERKING: Letters worden gerandomiseerd (door de stimuluspresentatiesoftware) tussen proeven en tegenwicht tussen deelnemers en tussen enkele en dubbele taakomstandigheden. Letters zijn vergelijkbaar in moeilijkheidsgraad en omvatten: W, D, F, T, S, H, M, A, B en P. Getallen worden gerandomiseerd (door de stimuluspresentatiesoftware) tussen proeven en tegengesteld tussen deelnemers en tussen enkele en dubbele taakomstandigheden. Nummers inbegrepen: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 en 240.
  5. Verwijder versnellingsmeters van de enkels van de deelnemer. Ga naar het gedeelte in de gang dat is aangewezen voor de UE-subtaak.
  6. Begin met het verzamelen van UE-subtakengegevens.
    1. Open de stimulus presentatie software.
    2. Selecteer het UE-subtaakbestand.
    3. Vraag de deelnemer om in een stoel te zitten ter voorbereiding op een rustige rustperiode van 60 s.
    4. Ga terug naar de fNIRS-acquisitiesoftware en klik op de knop Start om te beginnen met het verzamelen van fNIRS-gegevens. Voer onderwerp ID_UE, leeftijd en seks in het pop-upvenster in en klik op start.
    5. Keer terug naar de stimuluspresentatiesoftware, informeer de deelnemer dat de rustige rustperiode op het punt staat te beginnen en druk op Ruimte om de rustperiode van 60 s te starten.
    6. Identificeer aan het einde van de rustperiode welke UE Subtask-voorwaarde (enkele motor, enkele cognitieve of dubbele taak) is geselecteerd voor de1e proef. Geef de deelnemer instructies voor die proef.
      1. Enkele motorinstructies: Instrueer de deelnemer om 1,5 m van een muur te staan. Plaats een mandje tennisballen naast de deelnemer. Instrueer de deelnemer om een wall-toss te voltooien met afwisselende handen gedurende 30 s. Vertel de deelnemer dat als hij/zij er niet in slaagt om een bal te vangen, om een nieuwe bal uit de mand met tennisballen te halen.
      2. Enkele cognitieve instructies: Instrueer de deelnemer om te blijven staan Vertel de deelnemer dat hem/haar wordt gevraagd om 7 opeenvolgend af te trekken van een bepaald getal gedurende 30 s.
      3. Dubbele taakinstructies: Instrueer de deelnemer om een wandtuit te maken met afwisselende handen gedurende 30 s. Informeer de deelnemer dat hij/zij tijdens het gooien en vangen van de ballen wordt gevraagd om 7 van een bepaald nummer 2 voor 30 s achtereenvolgens af te trekken van een bepaald nummer2. Vertel de deelnemer dat als hij/zij er niet in slaagt om een bal te vangen, om een nieuwe bal uit de mand met tennisballen te halen.
    7. Begin met video-opname met een camcorder op een statief.
    8. Druk op de spatiebalk om de1e proef te starten. Monitor de 30 s timer op de stimulus presentatie software; vertel de deelnemer te stoppen wanneer er 30 s zijn verstreken.
    9. Identificeer de2e proef en geef de deelnemer instructies. Herhaal het proces totdat de deelnemer 15 gerandomiseerde proeven van de UE Subtask heeft voltooid.
    10. Stop met video-opname.
    11. Laat de deelnemer weten dat hij/zij nog een rustperiode van 60 s zal voltooien. Zodra de deelnemer is geplaatst, drukt u op Start om de rustperiode te beginnen.
    12. Sluit na de rustperiode het UE Subtask-bestand af in de stimuluspresentatiesoftware. Stop de gegevensverwerving in fNIRS-software voor gegevensverwerving en sluit de software af.
  7. Verwijder de fNIRS-dop uit het hoofd van de deelnemer.
    OPMERKING: Letters worden gerandomiseerd (door de stimuluspresentatiesoftware) tussen proeven en tegenwicht tussen deelnemers en tussen enkele en dubbele taakomstandigheden. Letters zijn vergelijkbaar in moeilijkheidsgraad en omvatten: W, D, F, T, S, H, M, A, B en P. Getallen worden gerandomiseerd (door de stimuluspresentatiesoftware) tussen proeven en tegengesteld tussen deelnemers en tussen enkele en dubbele taakomstandigheden. Nummers inbegrepen: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 en 240.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Deelnemers
Deelnemers werden gerekruteerd uit lokale middelbare schoolteams en universitaire intercollegiale en clubsportteams met behulp van mond-tot-mondreclame en reclamefolders. Deelnemers moesten tussen de 15 en 22 jaar oud zijn en regelmatig deelnemen aan georganiseerde contactsporten. Contactsporten omvatten alle sporten waarbij fysiek contact met teamgenoten of tegenstanders noodzakelijk is tijdens routinespel. Deelnemers moesten ook een normaal of gecorrigeerd gezichtsvermogen en gehoor hebben, geen voorgeschiedenis van neurologische of psychiatrische aandoeningen en geen voorgeschiedenis van matig of ernstig traumatisch hersenletsel, volgens zelfrapportage.

We hebben gegevens opgenomen van drie gezonde mannelijke contactsporters (Gemiddelde leeftijd: 18,0 ± 2,65 jaar) om het type klinische gegevens te illustreren dat kan worden verkregen uit de herziene DTS. Gegevens van gezonde, vrouwelijke contactsporters worden opgenomen in een andere publicatie die niet strikt op methoden is gericht.

Gegevensanalyse voor herziene DTS
Gezien het geringe aantal deelnemers dat in de representatieve resultaten was opgenomen, werden formele statistische analyses niet voltooid. Voor elke deelnemer werden de prestaties in de dubbele taakvoorwaarde echter vergeleken met prestaties in de enkele motorische en enkele cognitieve aandoeningen; zie hieronder voor de beschrijving van de prestatiestatistieken op beide subtaken.

Prestatiestatistieken op de LE-subtaken
De prestaties van één motorconditie werden gekwantificeerd aan de hand van loopsnelheid (m/s), totaal aantal stappen, gemiddelde staplengte (m), gemiddelde stapduur (s) en variabiliteit van de stapduur (SD). Deze gegevens werden verkregen met de ingebouwde versnellingsmeters op de slimme apparaten die we op de enkels van de deelnemers hebben aangebracht. De prestaties van één cognitieve conditie werden gemeten aan de hand van het totale aantal woorden dat zonder herhalingen werd geproduceerd, weergegeven als woorden/s om rekening te houden met de gevarieerde hoeveelheid tijd die voor deze proef was toegewezen. Twee getrainde onderzoeksassistenten bekeken een videoband van de enkele cognitieve aandoening en moesten een consensus bereiken over het totale aantal geproduceerde woorden. Ten slotte werden de prestaties van de dubbele taakvoorwaarde gemeten aan de hand van de loopsnelheid (m/s), het totale aantal stappen, de gemiddelde staplengte (m), de gemiddelde stapduur (s) en de gemiddelde variatie van de stapduur (SD) en het totale aantal woorden dat zonder herhalingen werd geproduceerd, weergegeven als woorden/seconde. Twee getrainde onderzoeksassistenten bekeken ook een videoband van de dubbele taakvoorwaarde en moesten een consensus bereiken over het totale aantal geproduceerde woorden.

Dubbele taakkosten op de LE-subtaken
Voor elke deelnemer zouden de motorkosten van een dubbele taak worden vertegenwoordigd door de volgende veranderingen in loopkarakteristieken tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele motorconditie: een langzamere loopsnelheid, een groter aantal totale stappen, een kleinere gemiddelde staplengte, een langere gemiddelde stapduur en een grotere variatie in stapduur. We merkten op dat alle drie de mannelijke deelnemers een dubbele taakmotor hadden op de LE Subtask. In het bijzonder zagen we een lagere loopsnelheid, een langere gemiddelde stapduur en een grotere variabiliteit in stapduur tijdens duale, in vergelijking met taken met één voorwaarde; zie figuur 1A. Twee van de drie deelnemers vertoonden daarentegen geen veranderingen in het aantal totale stappen of de gemiddelde staplengte tussen enkele motor en dubbele taakomstandigheden; zie figuur 1A.

Voor elke deelnemer worden cognitieve kosten voor dubbele taken weergegeven door minder woorden die zijn gegenereerd in de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met het aantal woorden dat wordt gegenereerd in de enkele cognitieve taakvoorwaarde. We observeerden cognitieve kosten voor dubbele taken bij twee van de drie deelnemers. In het bijzonder genereerde deze deelnemers minder woorden tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde; zie figuur 1B.

Prestatiestatistieken op de UE-subtaken
De prestaties van één motorconditie werden gemeten aan de hand van het totale aantal succesvolle vangsten. Twee getrainde onderzoeksassistenten bekeken een videoband van de enkele motorconditie en moesten een consensus bereiken over het totale aantal succesvolle vangsten. De prestaties van één cognitieve conditie werden gemeten aan de hand van het totale aantal correcte aftrekkingen. Twee getrainde onderzoeksassistenten bekeken een videoband van de enkele cognitieve aandoening en moesten een consensus bereiken over het totale aantal correcte aftrekkingen. Aftrekfouten waren niet cumulatief (d.w.z. "100, 92, 85..." zou worden geregistreerd als één fout en één juiste aftrekking). Ten slotte werden de prestaties van de dubbele taakvoorwaarde gemeten aan de hand van het totale aantal succesvolle vangsten en het totale aantal correcte aftrekkingen. Nogmaals, twee getrainde onderzoeksassistenten bekeken een videoband van de enkele cognitieve aandoening en moesten een consensus bereiken over het totale aantal succesvolle vangsten en correcte aftrekkingen.

Dubbele taakkosten op de UE-subtaak
Voor elke deelnemer zouden de motorkosten van de dubbele taak worden vertegenwoordigd door minder succesvolle vangsten tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met het aantal succesvolle vangsten tijdens de toestand van één motor. We ontdekten dat alle drie de mannelijke deelnemers een dubbele taakmotor hadden. In het bijzonder hadden zij minder succesvolle vangsten tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele motorconditie; zie figuur 2A.

Cognitieve kosten voor dubbele taken worden weergegeven door minder correcte aftrekkingen van de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met het aantal correcte aftrekkingen dat tijdens de enkele taakvoorwaarde is gemaakt. We observeerden cognitieve kosten voor dubbele taken bij twee van de drie deelnemers. In het bijzonder hadden ze minder correcte aftrekkingen tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde; zie figuur 2B.

Data-analyse voor neuroimaging-compatibele DTS
fNIRS-apparaatspecificaties
We gebruikten een mobiel functioneel near-infrared spectroscopy (fNIRS) systeem(Table of Materials). Het systeem heeft in totaal 32 optodes, 16 LED-bronnen en 16 detectoren, en een draadloos acquisitieapparaat dat deelnemers op hun rug dragen. Dit apparaat is uniek uitgerust voor bruto motorische bewegingen en heeft (voor onze weten) de grootste hoeveelheid hoofddekking voor een mobiel systeem. Met behulp van fNIRS evalueerden we de hersenactiviteit via de hemodynamische respons met behulp van indexen van zuurstofrijk hemoglobine (HbO) tijdens de neuroimaging-compatibele DTS.

fNIRS Hoofdsonde
De hoofdsonde bevatte 30 optodes (15 LED-bronnen en 15 detectoren) die op het hoofd van de deelnemer werden geplaatst met behulp van een fNIRS-dop met ingebouwde optodehouders. We maten HbO door het plaatsen van LED-bronnen en detectoren op de linker en rechter motorische cortex en twee primaire gebieden van de rechts-lateralized frontoparietal netwerk16,rechts PFC en PPC, die we hebben geïdentificeerd met de 10-20 systeem17; zie figuur 3. De LED-bronnen schijnen bijna-infrarood licht in oppervlakkige corticale gebieden, en de detectoren vangen het gebroken licht op, waardoor we HbO-waarden op elk kanaal of snijpunt van bron en detector kunnen berekenen. Daarnaast nemen we acht korte scheidingsdetectoren op, die hoofdhuidperfusie meten, een hinderlijke variabele die zal worden geregresseerd uit de ruwe fNIRS-gegevens18,19.

Block Design voor fNIRS Acquisitie
Zowel de LE- als UE-subtaken werden omgezet in een blokontwerp. Beide subtaken begonnen en eindigden met een 60 s zittende rustperiode om basis hemodynamische activiteit te verwerven. Rust werd gevolgd door 15 gerandomiseerde blokken (5 blokken met enkele motorische conditie, 5 enkele cognitieve conditieblokken en 5 blokken met dubbele taakvoorwaarde) die 30 s lang waren, in totaal 7,5 minuten totale gegevensverzameling voor elke subtaak. Tussen elk van de 15 conditieblokken was er een variabel rustinterval van ongeveer 6-8 s om de hemodynamische respons van de deelnemers terug te laten keren naar de basislijn; zie figuur 4.

FNIRS Data Reduction and First-Level (Single-Subject) Analysis: Raw fNIRS data are uploaded into a proprietary programming language and numerical computing environment (Table of Materials). Kanalen die zijn gemaakt met korte scheidingsdetectoren worden gelabeld voor latere regressie. Standaard stimuli waarden, die werden gegenereerd door de stimulus presentatie software, worden hernoemd om DTS blokken te identificeren (bijv. enkele motor, enkele cognitieve, dual motor). Vervolgens worden stimulusduurparameters ingesteld op 30 seconden voor alle DTS-blokken en 60 s voor rustperioden. De basisverwerking wordt vervolgens voltooid met behulp van stappen uit een niet-eigen toolbox die compatibel is met de numerieke computeromgeving. Deze stappen omvatten het berekenen van de optische dichtheid en vervolgens het herberekenen van optische dichtheidswaarden gegeven gegevens van de korte scheidingskanalen20. Vervolgens wordt de optische dichtheid omgezet in hemoglobinewaarden (gedeoxygeneerd hemoglobine, zuurstofrijk hemoglobine en totaal hemoglobine) met behulp van de gewijzigde Beer Lambert Law21. Na conversie wordt een autoregressief modelalgoritme uitgevoerd, dat regressie van korte scheidingskanaalgegevens omvat. Parameters voor het autoregressieve algoritme zijn ingesteld om een Canonical model22te volgen. Ten slotte kunnen individuele gegevens worden gevisualiseerd met behulp van conditiecontrast (bijv. Dual vs Single); zie figuur 5.

Figure 1
Figuur 1: LE Subtask Performance tijdens Single vs. Dual Task Conditions. (A) Alle drie de deelnemers hadden een lagere loopsnelheid, een langere gemiddelde stapduur en een grotere variabiliteit in stapduur tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde, wat een dubbele taakmotorkosten op de UE-subtaken vertegenwoordigt. Twee van de drie deelnemers vertoonden geen veranderingen in het aantal totale stappen of de gemiddelde staplengte tussen dubbele en enkele taakomstandigheden. (B) Twee van de drie deelnemers genereerden minder woorden tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde, die een cognitieve kosten voor dubbele taak op de LE-subtaken vertegenwoordigt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: UE Subtask Performance tijdens Single vs. Dual Task Conditions. (A) Alle drie de deelnemers hadden minder succesvolle vangsten tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde, die een dubbele taakmotorkosten op de UE-subtaken vertegenwoordigt. (B) Twee van de drie deelnemers hadden minder correcte aftrekkingen tijdens de dubbele taakvoorwaarde in vergelijking met de enkele taakvoorwaarde, wat een cognitieve kosten voor dubbele taak op de UE-subtaken vertegenwoordigt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: FNIRS Hoofdsonde. De fNIRS-hoofdsonde omvatte 15 LED-bronnen (rode cirkels) en 15 detectoren (witte cirkels) die aan de linker- en rechtermotorische cortex en de rechter prefrontale cortex (PFC) en de rechter posterieure pariëtale cortex (PPC) werden geplaatst. Hierdoor konden we zuurstofrijke hemoglobinewaarden (HbO) berekenen op elk kanaal, of kruising van bron en detector. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Blokontwerp voor fNIRS-acquisitie. Voor de neuroimaging-compatibele versie van de DTS werden de LE- en UE-subtaken omgezet in een blokontwerp. Beide subtaken begonnen en eindigden met een 60 seconden zittende rustperiode om basishemodynamische activiteit te verwerven. Rust werd gevolgd door 15 gerandomiseerde blokken (5 blokken met enkele motorische conditie, 5 enkele cognitieve conditieblokken en 5 blokken met dubbele taakconditie) die 30 seconden lang waren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Single Subject fNIRS Data. Dit is een weergave van fNIRS-gegevens voor één onderwerp met behulp van conditiecontrast. Dit beeld contrasteert zuurstofrijk hemoglobine (HbO) tijdens de Dual Task vs Single Motor Task van de LE subtaken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In dit manuscript beschreven we het beheerprotocol voor het onlangs herziene Dual Task Screen (DTS). Deze revisies werden voltooid om beperkingen aan te pakken die in de oorspronkelijke DTS15 werden geïdentificeerd en omvatten de toevoeging van enkele cognitieve aandoeningen om te testen op cognitieve kosten voor dubbele taken. Het omvatte ook op slimme apparaten gebaseerde accelerometrie om de loopeigenschappen nauwkeuriger te meten. We hebben representatieve resultaten opgenomen die het type klinische gegevens illustreren dat met de DTS kan worden verkregen. We beschreven ook het onderzoeksprotocol voor het neuroimaging-compatibele Dual Task Screen (DTS), dat we hebben ontworpen om de neurale onderbouwing van prestaties met één en dubbele taak te evalueren. De neuroimaging modaliteit die we selecteerden was een draagbaar functioneel near-infrared spectroscopy (fNIRS) apparaat dat de bruto motorische beweging opvangt door de invloed van bewegingsartefacten18,19te verminderen. Om een neuroimaging-compatibele versie te maken, moesten we de DTS converteren naar een blokontwerp. Het blokontwerp vereiste vijf herhalingen of blokken van de enkele motorische, enkele cognitieve en dubbele taakomstandigheden. Dit vereiste het gebruik van nieuwe cognitieve stimuli (bijv. cijfers en letters) van gelijke moeilijkheidsgraad voor elke studie.

De toevoeging van versnellingsmeters was de meest uitdagende toevoeging aan de herziene DTS, omdat dit vereiste dat we precies moesten markeren wanneer de hinderniswandeling op beide slimme apparaten werd gestart. We tikten tegelijkertijd op de slimme apparaten / versnellingsmeters, voorafgaand aan de eerste stap van de deelnemers, om een artefactpiek in de versnellingsgegevens te maken. We hebben ook het lopen van de deelnemers gefilmd, zodat we hun hielslagen in de video konden matchen met de hielslagen die door de versnellingsmeters zijn opgenomen.

Het grootste deel van de probleemoplossing werd echter voltooid om een neuroimaging-compatibele versie van de DTS te maken. Het eerste obstakel dat we tegenkwamen was het vinden van stimuluspresentatiesoftware die draadloos kon communiceren met de neuroimaging-acquisitiesoftware. In tegenstelling tot computertaken hoefde de deelnemer niet te zien welke aandoening op het punt stond zich voor te doen, maar de onderzoeker moest de omstandigheden zien om instructies te geven. Verder moest deze stimulatiesoftware naadloos aansluiten op de acquisitiesoftware, om de omstandigheden te markeren die zich voordeden. Dit is nodig voor toekomstige segmentatie en middeling van de neuroimaging-gegevens over alle vijf blokken van elke aandoening. We hebben met succes een stimuluspresentatiesoftware geïdentificeerd die via een labstreaminglaag is gekoppeld aan de fNIRS-software voor gegevensverwerving. Hierdoor konden we beide programma's tegelijkertijd gebruiken. Het volgende obstakel dat we tegenkwamen was het aanpassen van de DTS naar een blokontwerp, waarbij elk blok 30 seconden lang was, wat nodig is voor een optimale fNIRS-gegevenskwaliteit. Bovendien moesten we rustperioden aan het begin en einde van elke subtaak opnemen om de perfusie van de basislijnhersenen te meten, vanwege de bekende interpersoonlijke variabiliteit in hersenperfusie23, met name na mTBI24. Verder moesten we 6-10 s overgangsperioden tussen blokken toevoegen om de hersenactiviteit van deelnemers terug te laten keren naar de basislijn. Ten slotte stelden we vast dat we de blokvolgorde en tegenbalansletter- en getalprikkels moesten randomiseren, voor de cognitieve taken, om oefeneffecten te verminderen en neurale gewenning te voorkomen. De meest uitdagende taak om aan te passen aan een blokontwerp van 30 s was de hinderniswandeling in de LE-subtaak. Voorafgaand aan de aanpassing was dit een hinderniswandeling van 18 m, en de duur was de tijd die deelnemers nodig hebben om het te voltooien. Om de wandeling van 18 m te veranderen in een blok van 30 seconden, vroegen we de deelnemers om een wandeling van 15 m met twee obstakels (in plaats van drie) te herhalen totdat de tijd werd geroepen. Aan het einde van het 30 s blok plaatsten we een tijdelijke marker (sticky notes) op de vloer waar de deelnemer stopte. Hierdoor konden we de loopafstand nauwkeurig meten en loopsnelheid in m/s berekenen. Ten slotte hebben we in de stimuluspresentatiesoftware een video toegevoegd van een timer van 30 s voor elk blok, zodat de onderzoeker de neuroimagingsoftware en de duur van elk blok tegelijkertijd op een laptopcomputer kon visualiseren en verbale aanwijzingen (bijv. "start" en "stop") aan de deelnemer kon geven voor het begin en einde van elk blok.

In de representatieve resultaten ontdekten we dat de volgende gangkenmerken dubbele taakmotorkosten op de LE-subtaken lieten zien: loopsnelheid, gemiddelde stapduur en variabiliteit in stapduur. De totale stappen en de gemiddelde staplengte leken daarentegen geen motorkosten voor dubbele taken weer te geven, aangezien twee van de drie deelnemers geen wijzigingen vertoonden in deze statistieken. Dit kan een beperking van die metrische gegevens of de versnellingsmeters betekenen. Het zou ook het resultaat kunnen zijn van het alleen opnemen van representatieve gegevens van drie deelnemers, hoewel we hadden gehoopt dat de motorkosten voor twee taken bij 100% van de deelnemers zouden stijgen, ongeacht de steekproefgrootte. Hoewel de hielslaggegevens van de slimme apparaten gedetailleerde en nauwkeurige gegevens verstrekten, is een aanzienlijke beperking op dit moment de hoeveelheid tijd en expertise die nodig is om deze gegevens te verwerken en te interpreteren (tot 1,25 uur / deelnemer). Idealiter willen we dat deze verwerking en interpretatie minder dan 10 minuten duurt en weinig tot geen vooropleiding vereist. We moeten een app ontwikkelen om deze verwerking te stroomlijnen. Bovendien, hoewel we consistente motorische kosten voor dubbele taken bij de representatieve atleten observeerden, ontdekten we dat één deelnemer geen cognitieve kosten voor dubbele taken op de LE-subtaken demonstreerde en dat een andere deelnemer geen cognitieve kosten voor dubbele taken op de UE-subtaken demonstreerde. Bij voorkeur zou de methode cognitieve kosten voor beide subtaken bij alle deelnemers uitlokken (ongeacht de steekproefgrootte), wat kan wijzen op een behoefte aan meer uitdagende cognitieve taken. Als alternatief kan deze bevinding suggereren dat cognitieve vaardigheden minder vatbaar zijn voor dubbele taakinterferentie en dat we ons moeten concentreren op verstoringen van dubbele taken in de motorische prestaties.

Het oorspronkelijke doel van het werk was het ontwikkelen van een praktisch, gevoelig instrument dat de evaluatie en behandeling van mTBI kan verbeteren. In tegenstelling tot veel van de dubbele taakparadigma's die in het vorige werk14werden gebruikt, gebruiken de originele DTS en herziene DTS draagbare, goedkope apparatuur en zijn de meeste omstandigheden gemakkelijk te scoren zonder voorafgaande training. Bovendien hebben we een nieuwe evaluatie van de bovenste extremiteitsfunctie opgenomen, met name hand-oogcoördinatie, terwijl eerder werk zich uitsluitend richtte op de capaciteiten van de onderste ledematen of de onderste ledematen11,12,13,14. De methode heeft dus een aanzienlijk potentieel om bij te dragen aan mTBI-evaluatieprotocollen, omdat deze kan worden toegediend in verschillende omgevingen (bijv. revalidatiecentra, dokterspraktijken, sportzalen en atletische trainingsruimtes) voor een breed scala aan competitieve atleten. Uiteindelijk moeten we vaststellen dat de DTS gevoelig is voor effecten van door sport geïnduceerde mTBI, maar de stappen die we tot nu toe hebben genomen, suggereren dat het DTS-administratieprotocol een praktische manier is om dubbele taakeffecten op te wekken bij goed presterende atleten.

Tot op heden is de mTBI-evaluatie beperkt tot zelfgerapporteerde symptomen en objectieve maatregelen die een slechte testretestbetrouwbaarheid hebben, vertrouwen op basistests of niet uitdagend genoeg zijn voor goed presterende atleten7,8,9. De DTS bevat uitdagende taken die zowel de prestaties van de onderste als de bovenste extremiteit evalueren. Op dit moment hebben we niet vastgesteld dat de DTS gevoelig is voor effecten van mTBI, maar we zijn bezig met het verzamelen van die gegevens. Bovendien proberen we de neurale onderbouwing van enkelvoudig en dubbel taakgedrag bij gezonde atleten en mensen met sportgeïnduceerde mTBI beter te begrijpen met behulp van de nieuw gecreëerde neuroimaging-compatibele DTS. Dit inzicht zal ons helpen de evaluatiemethoden, zoals de DTS, verder te verfijnen en inzicht te geven in optimale behandelingsparadigma's.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen belangenconflicten om openbaar te maken.

Acknowledgments

We willen mevrouw Isabelle Booth bedanken, een studente van de Colorado State University die heeft geholpen met de analyse van accelerometriegegevens. We willen ook de financiering erkennen van NIH K12 HD055931 en K01 HD096047-02 uitgegeven aan auteur 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Tags

Gedrag Probleem 164 Licht traumatisch hersenletsel atleten sport meetontwikkeling dubbele taak motorische functie cognitie functionele bijna-infraroodspectroscopie
Herziene en neuroimaging-compatibele versies van het dual task-scherm
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter