Waiting
Login processing...

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

Behavior

Reviderte og neuroimaging-kompatible versjoner av dual task skjermen

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

Vi utviklet den opprinnelige Dual Task Screen (DTS) som et bærbart, rimelig tiltak som kan evaluere idrettsutøvere med sportsindusert mild traumatisk hjerneskade. Vi reviderte den opprinnelige DTS for fremtidig klinisk bruk og utviklet en neuroimaging-kompatibel versjon av DTS for å måle nevrale underlag av enkelt og dobbel oppgaveytelse.

Abstract

Doble oppgaveparadigmer vurderer samtidig motoriske og kognitive evner, og de kan oppdage subtile, gjenværende funksjonsnedsettene hos idrettsutøvere med nylig mild traumatisk hjerneskade (mTBI). Men tidligere doble oppgaveparadigmer har fokusert utelukkende på lavere ekstremitetsferdigheter og har stolt på tungvint, dyrt laboratorieutstyr - og dermed begrense deres praktiske for daglig mTBI evaluering. Deretter utviklet vi Dual Task Screen (DTS), som tar <10 minutter å administrere og score, bruker rimelig bærbart utstyr, og inkluderer nedre ekstremitet (LE) og øvre ekstremitet (UE) subtasker. Formålet med dette manuskriptet var todelt. Først beskriver vi administrasjonsprotokollen for den reviderte DTS, som vi reviderte for å løse begrensningene i den opprinnelige DTS. Nærmere bestemt inkluderte revisjonene tillegg av smarte enheter for å skaffe seg mer detaljerte gangdata og inkludering av enkelt kognitive forhold for å teste for forstyrret kognitiv ytelse under doble oppgaveforhold. Viktigere, den reviderte DTS er et tiltak beregnet for fremtidig klinisk bruk, og vi presenterer representative resultater fra tre mannlige idrettsutøvere for å illustrere hvilken type kliniske data som kan anskaffes fra tiltaket. Viktigere, vi har ennå ikke å vurdere følsomheten og spesifisiteten til den reviderte DTS hos idrettsutøvere med mTBI, som er neste forskningsinitiativ. Det andre formålet med dette manuskriptet er å beskrive en neuroimaging-kompatibel versjon av DTS. Vi utviklet denne versjonen slik at vi kunne evaluere nevrale grunnlaget for enkelt og dobbel oppgaveytelse, for en bedre empirisk forståelse av atferdsunderskuddene forbundet med mTBI. Dermed beskriver dette manuskriptet også trinnene vi tok for å muliggjøre samtidig funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) måling under DTS, sammen med hvordan vi anskaffet og fullførte førstenivåbehandling av fNIRS-dataene.

Introduction

Hvert år, 42 millioner mennesker over hele verden opprettholde mild traumatiske hjerneskader (mTBIer)1. Selv om en gang ansett godartet, viser ny forskning at mTBIer, spesielt gjentatte mTBIer, kan fremkalle varige negative konsekvenser, for eksempel fysiske, kognitive og søvnforstyrrelser2,3,4. Deretter søker forskere og klinikere forbedrede evalueringer og behandlingsmetoder for å forstå og adressere mTBI.

Hittil inkluderer beste praksis for mTBI-evaluering selv rapporterte symptomer og objektiv måling av nevrokognitiv og motorisk funksjon5. Men, noen individer, som konkurransedyktige kollegiale-nivå idrettsutøvere, er kjent for å underrapportere mTBI-relaterte symptomer6, begrense nytten av symptomrapporter. Objektive nevrokognitive og motoriske funksjonstiltak har også begrensninger, inkludert dårlig testtest pålitelighet, avhengighet av baseline testing, eller utilstrekkelig vanskeligheter for høytytende idrettsutøvere7,8,9. Men doble oppgaveparadigmer - som samtidig vurderer motoriske og kognitive evner - kan oppdage subtile, gjenværende funksjonsnedsetteninger og kan være spesielt nyttige for å evaluere høytytende idrettsutøvere10,11,12,13,14.

Tidligere forskning ved hjelp av doble oppgaveparadigmer har ofte innlemmet tungvint, dyrt laboratorieutstyr, for eksempel motion capture systemer14, for å evaluere høytytende idrettsutøvere. Selv om disse systemene nøyaktig kan måle subtile motoriske funksjonsnedsetteringer, er de upraktiske for bruk i daglig mTBI-evaluering på grunn av høye utstyrskostnader, begrenset portabilitet og lange administrasjonstider (det vil si ≥ 45 minutter per person). Videre, mange tidligere dual task paradigme studier fokusert utelukkende på underkroppen eller nedre ekstremitet ferdigheter, for eksempel balanse ellergangart 11,12,13,14. Uten tvil, øvre ekstremitet funksjon og hånd-øye-koordinasjon er også viktig for høytytende idrettsutøvere i mange idretter. Dermed utviklet vi Dual Task Screen (DTS), som er et kort tiltak designet for å administreres og scores på <10 minutter med bærbare, rimelige instrumenter. Denne originale DTS inkluderte en nedre ekstremitet (LE) og øvre ekstremitet (UE) subtask, som evaluerte gangart hastighet (ved hjelp av en stoppeklokke) og hånd-øye-koordinasjon under enkeltmotor og doble oppgaveforhold15.

I den første mulighetsstudien fullførte 32 friske, kvinnelige unge deltakere den opprinnelige DTS. Denne studien ble designet for å fastslå at DTS kunne fremkalle doble oppgave motorkostnader, som indikert av redusert motorytelse under dobbel oppgave kontra enkle motoriske forhold. Vi forsøkte også å fastslå at DTS kunne administreres og scores på mindre enn 10 minutter. Vi fant ut at alle deltakerne hadde dårligere dobbel oppgave motorytelse på minst en delaktivitet. I tillegg var vi i stand til å administrere DTS i et gjennomsnitt på 5,63 minutter og score testen i 2-3 minutter15.

Selv om den første mulighetsstudien var vellykket, ble noen begrensninger avslørt. Spesielt ble ganghastighet målt med stoppeklokker, som er utsatt for naturlige menneskelige feil. Derfor, i den reviderte DTS brukte vi smarte enheter med innebygde akselerometre (Table of Materials) på hver ankel. Dette tillegget opprettholdt bruken av bærbare, rimelige instrumenter samtidig som de ga sofistikerte mål på ganghastighet, totalt antall trinn, gjennomsnittlig trinnlengde, gjennomsnittlig trinnvarighet og variabilitet for skrittvariasjon. En annen begrensning av den opprinnelige DTS var fraværet av enkelt kognitive forhold, som forhindret evaluering av doble oppgave kognitive kostnader. Doble oppgave kognitive kostnader er definert som dårligere kognitiv ytelse under den doble oppgaven vs. enkelt kognitiv tilstand. Deretter, for både LE og UE-delaktiviteter, la vi til en enkelt kognitiv tilstand (beskrevet i protokollen).

I tillegg til å utvikle et mål for fremtidig klinisk bruk, er et av lagets langsiktige mål å evaluere nevrale grunnlaget for enkelt- og dobbeltoppgaveytelse hos friske idrettsutøvere og kontrastere disse funnene til idrettsutøvere med sportsindusert mTBI. Dermed har vi laget en neuroimaging-kompatibel versjon av DTS. Vi søker å finne ut om DTS kan endres for bruk med samtidig funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) måling, og vi bruker en mobil fNIRS-enhet spesielt designet for å imøtekomme bruttomotorbevegelse ved å redusere påvirkningen av bevegelsesartefakter. Videre har denne enheten den største mengden hodedekning, så vidt vi vet, for mobile enheter som for tiden er tilgjengelige for forskningsformål (Table of Materials).

Oppsummert er studieprotokollen utformet for å gjøre følgende:

  1. Beskriv administrasjonsprotokollen for den reviderte Dual Task Screen (DTS), som er et tiltak vi redesignet for å løse begrensningene i den opprinnelige DTS15 og et tiltak beregnet for fremtidig klinisk bruk.
  2. Beskriv forskningsprotokollen for den neuroimaging-kompatible Dual Task Screen (DTS), som vi har designet for å evaluere nevrale grunnlaget for enkelt og dobbel oppgaveytelse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle studieprosedyrer ble godkjent av Institutional Review Board (IRB) ved Colorado State University, og alle voksne deltakere ga skriftlig informert samtykke før de fullførte noen studieprosedyrer. Skriftlig informert samtykke ble gitt av foreldre til deltakere under 18 år, og mindre deltakere ga også skriftlig samtykke før de fullførte noen studieprosedyrer.

1. Revidert dual task skjerm (DTS)

  1. Nedre ekstremitet (LE) Delaktivitet
    1. Start enkeltmotortilstanden.
      1. Plasser tre yogablokker i horisontal posisjon nøyaktig 4,5 m fra hverandre langs en 18 m gangvei.
      2. Fest smartenheter godt til hver ankel for å oppdage hælangrep og oppnå gangegenskaper.
      3. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      4. Be deltakerne gå så raskt som mulig mens de tråkker over hindringer. Start datainnsamlingen på smarttelefonene, og trykk skarpt på enhetene samtidig for etterfølgende tidsjustering av de to separate datastrømmene fra venstre og høyre ben.
      5. Mål tiden som skal fullføres med en hånddrevet stoppeklokke.
      6. Stopp videoopptak.
    2. Start den eneste kognitive tilstanden.
      1. Fortell deltakeren sin tildelte tid for denne tilstanden, ved hjelp av tiden til å fullføre fra hans / hennes enkelt motor tilstand (avrunding opp til et helt sekund).
      2. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      3. Be deltakerne oppgi så mange ord som mulig som begynner med en bestemt bokstav (A eller F).
        MERK: Bokstaver balanseres mellom deltakerne og mellom enkelt- og dobbeltoppgaveforholdene. Tallene er motbalansert mellom deltakerne og mellom de enkle og doble oppgaveforholdene.
      4. Stopp videoopptak.
    3. Start den doble oppgavebetingelsen.
      1. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      2. Be deltakerne om å gå så raskt som mulig mens de tråkker over hindringer samtidig som de sier så mange ord som mulig som begynner med en bestemt bokstav (A eller F). Trykk raskt på begge akselerometrene for å starte tilstanden.
      3. Mål tiden som skal fullføres med en hånddrevet stoppeklokke.
      4. Stopp videoopptak.
  2. Øvre ekstremitet (UE) delaktivitet
    1. Start enkeltmotortilstanden.
      1. Mål en avstand på 1,5 m fra en vegg, merk med maskeringstape, og be deltakeren om å stå bak båndet.
      2. Legg en kurv med tennisballer ved siden av deltakeren.
      3. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      4. Be deltakeren om å fullføre et vegg-kaste med vekslende hender i 30 s. Fortell deltakeren at hvis han / hun ikke klarer å fange en ball, for å skaffe en ny ball fra kurven av tennisballer. Mål tiden som er gått med en stoppeklokke.
      5. Stopp videoopptak.
    2. Start den eneste kognitive tilstanden.
      1. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      2. Fortell deltakeren at han/hun vil bli bedt om å trekke med 7 fra et gitt nummer (100 eller 150) i 30 sekunder. Mål tiden som er gått med en stoppeklokke.
      3. Stopp videoopptak.
        MERK: Bokstaver balanseres mellom deltakerne og mellom enkelt- og dobbeltoppgaveforholdene. Tallene er motbalansert mellom deltakerne og mellom de enkle og doble oppgaveforholdene.
    3. Start den doble oppgavebetingelsen.
      1. Be deltakeren stå 1,5 m unna en vegg.
      2. Legg en kurv med tennisballer ved siden av deltakeren.
      3. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
      4. Be deltakeren om å fullføre et vegg-kaste med vekslende hender i 30 sekunder. Informer deltakeren om at han/hun vil bli bedt om å trekke fra med 7 fra et gitt nummer (100 eller 150) i 30 sekunder mens du kaster og fanger ballene. Fortell deltakeren at hvis han / hun ikke klarer å fange en ball, for å skaffe en ny ball fra kurven av tennisballer. Mål tiden som er gått med en stoppeklokke.
      5. Stopp videoopptak.
        MERK: Bokstaver balanseres mellom deltakerne og mellom enkelt- og dobbeltoppgaveforholdene. Tallene er motbalansert mellom deltakerne og mellom de enkle og doble oppgaveforholdene.

2. Neuroimaging-kompatibel dual task skjerm (DTS)

  1. Konfigurere DTS
    1. Plasser yogablokker i vertikal posisjon for å markere starten og slutten av en 15 m gangvei.
    2. Plasser to yogablokker i horisontal posisjon nøyaktig 5 m fra hverandre langs 15 m gangvei.
    3. Mål og merk med maskeringstape en avstand 1,5 m unna en glatt veggoverflate.
    4. Sett opp et stativ i begynnelsen av 15 m gangvei.
  2. Plasser fNIRS-enheten på deltakerens hode.
    1. Mål deltakerens hodeomkrets og velg fNIRS-hette (Materialstabell ) med forhåndsplasserte optoder og kortkanaldetektorer.
    2. Slå på en dedikert bærbar anskaffelses-PC og koble til fNIRS-enhetens WiFi-nettverk.
    3. Åpne fNIRS-anskaffelsesprogramvaren, og velg fNIRS-enheten.
    4. Utfør kalibrering for å optimalisere lysintensiteten og kontrollere optodesignalnivåer. Signalnivåer bør være akseptable eller gode.
    5. Fest alle optoder med mindre enn akseptabelt signalnivå ved å fjerne optoden fra hetten og dele deltakerens hår for å sikre en direkte tilkobling av optode til deltakerens hodebunn.
  3. Plasser akselerometre på deltakerens ankler.
    1. Fest smartenheter godt til hver ankel for å oppdage hælangrep og oppnå gangegenskaper.
  4. Start le delaktivitet datainnhenting.
    1. Åpne stimulus presentasjon programvare (Table of Materials).
    2. Velg LE-delaktivitetsfilen.
    3. Be deltakeren sitte i en stol som forberedelse til en 60-s stille hvileperiode.
    4. Gå tilbake til fNIRS-anskaffelsesprogramvaren, og klikk på Start-knappen for å begynne å samle inn fNIRS-data. Skriv inn ID_LE, alder og kjønn i popup-vinduet, og klikk start.
    5. Gå tilbake til stimulus presentasjon programvare, informere deltakeren om at stille hvile vil begynne, og trykk Space for å starte 60 s hvileperiode.
    6. På slutten av hvileperioden, identifisere hvilken LE Subtask tilstand (enkelt motor, enkelt kognitiv, eller dobbel oppgave) er valgt for 1st studien. Gi deltakeren instruksjoner for den prøveversjonen.
      1. Enkle motorinstruksjoner: Be deltakeren om å gå så raskt som mulig, mens du tråkker over hindringene, i 30 s. Fortell deltakeren at han/hun vil starte når hovedforskeren sier "Start". Dette vil skje umiddelbart etter at en sekundær forsker trykker på akselerometerne. Instruere deltakeren om at han/hun skal slutte å gå når hovedforskeren sier "stopp". I tillegg, når hovedforskeren sier "stopp", bør deltakeren sette føttene sammen og forbli så stille som mulig. På dette tidspunktet vil den sekundære forskeren trykke på akselerometerne en gang til og plassere en markør (klebrig notat) på gulvet der deltakeren stoppet.
      2. Enkle kognitive instruksjoner: Be deltakeren om å stå ved starten av 15 m gangvei. Mens han står, vil han/hun bli bedt om å oppgi så mange ord som mulig som begynner med et bestemt brev.
      3. To oppgaveinstruksjoner: Be deltakeren om å gå så raskt som mulig mens du tråkker over hindringene og samtidig sier så mange ord som mulig som begynner med en bestemt bokstav. Informer ham/henne om at han/hun også vil ha 30 sekunder for denne tilstanden. Fortell deltakeren at han/hun vil starte når hovedforskeren sier "start". Dette vil skje umiddelbart etter at en sekundær forsker trykker på akselerometerne. Instruere deltakeren om at han/hun skal slutte å gå når hovedforskeren sier "stopp". I tillegg, når hovedforskeren sier "stopp", bør deltakeren sette føttene sammen og forbli så stille som mulig. På dette tidspunktet vil den sekundære forskeren trykke på akselerometerne en gang til og plassere en markør (klebrig notat) på gulvet der deltakeren stoppet.
    7. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
    8. Trykk på mellomromstasten for å starte den førsteprøveperioden. Overvåke 30 s timer på stimulus presentasjon programvare; be deltakeren om å stoppe når 30-årene har gått.
    9. Identifiserden andre studien og gi deltakeren instruksjoner. Gjenta prosessen til deltakeren har fullført 15 randomiserte studier av LE-delaktiviteten.
    10. Stopp videoopptak.
    11. Informer deltakeren om at han/hun vil fullføre en ny 60-seters sittende hvileperiode. Når deltakeren sitter, trykker du på Start for å starte hvileperioden.
    12. Etter hvileperioden, avslutt ut av LE subtask filen i stimulus presentasjon programvare. Stopp datainnsamling i fNIRS datainnsamlingsprogramvare, men ikke avslutt programvaren.
      MERK: Bokstaver er randomisert (av stimulus presentasjonsprogramvare) mellom forsøk og motbalansert mellom deltakerne og mellom enkle og doble oppgaveforhold. Bokstaver er like i vanskelighetsgrad og inkluderer: W, D, F, T, S, H, M, A, B og P. Numbers er randomisert (av stimulus presentasjonsprogramvare) mellom forsøk og motbalansert mellom deltakerne og mellom enkle og doble oppgaveforhold. Antall inkludert: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 og 240.
  5. Fjern akselerometre fra deltakerens ankler. Flytt til delen i gangen utpekt for UE Subtask.
  6. Begynn datainnhenting av UE-delaktivitet.
    1. Åpne stimulus presentasjonsprogramvaren.
    2. Velg UE-delaktivitetsfilen.
    3. Be deltakeren sitte i en stol som forberedelse til en 60-s stille hvileperiode.
    4. Gå tilbake til fNIRS-anskaffelsesprogramvaren, og klikk på Start-knappen for å begynne å samle inn fNIRS-data. Skriv inn ID_UE, alder og kjønn i popup-vinduet, og klikk start.
    5. Gå tilbake til stimulus presentasjonsprogramvaren, informer deltakeren om at den stille hvileperioden er i ferd med å begynne, og trykk Space for å starte 60 s hvileperiode.
    6. På slutten av hvileperioden, identifisere hvilken UE Subtask tilstand (enkelt motor, enkelt kognitiv, eller dobbel oppgave) er valgt for 1st studien. Gi deltakeren instruksjoner for den prøveversjonen.
      1. Instruksjoner for enkel motor: Be deltakeren stå 1,5 m unna en vegg. Legg en kurv med tennisballer ved siden av deltakeren. Be deltakeren om å fullføre et vegg-kaste med vekslende hender i 30 s. Fortell deltakeren at hvis han / hun ikke klarer å fange en ball, for å skaffe en ny ball fra kurven av tennisballer.
      2. Enkle kognitive instruksjoner: Be deltakeren om å bli stående Fortell deltakeren at han/hun vil bli bedt om å trekke fra med 7 fra et gitt nummer for 30 s.
      3. To oppgaveinstruksjoner: Be deltakeren om å fullføre et vegg-kaste med vekslende hender i 30 s. Informer deltakeren om at han/hun vil bli bedt om å trekke fra med 7 fra et gitt nummer2 for 30 s mens du kaster og fanger ballene. Fortell deltakeren at hvis han / hun ikke klarer å fange en ball, for å skaffe en ny ball fra kurven av tennisballer.
    7. Begynn videoopptaket med et videokamera på et stativ.
    8. Trykk på mellomromstasten for å starte den førsteprøveperioden. Overvåke 30 s timer på stimulus presentasjon programvare; be deltakeren om å stoppe når 30-årene har gått.
    9. Identifiserden andre studien og gi deltakeren instruksjoner. Gjenta prosessen til deltakeren har fullført 15 randomiserte studier av UE-delaktiviteten.
    10. Stopp videoopptak.
    11. Informer deltakeren om at han/hun vil fullføre en ny 60-seters sittende hvileperiode. Når deltakeren sitter, trykker du på Start for å starte hvileperioden.
    12. Etter hvileperioden, avslutt ut av UE Subtask-filen i stimuluspresentasjonsprogramvaren. Stopp datainnsamlingen i fNIRS datainnsamlingsprogramvare, og avslutt deretter programvaren.
  7. Fjern fNIRS-hetten fra deltakerens hode.
    MERK: Bokstaver er randomisert (av stimulus presentasjonsprogramvare) mellom forsøk og motbalansert mellom deltakerne og mellom enkle og doble oppgaveforhold. Bokstaver er like i vanskelighetsgrad og inkluderer: W, D, F, T, S, H, M, A, B og P. Numbers er randomisert (av stimulus presentasjonsprogramvare) mellom forsøk og motbalansert mellom deltakerne og mellom enkle og doble oppgaveforhold. Antall inkludert: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 og 240.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Deltakere
Deltakerne ble rekruttert fra lokale high school-lag og universitetsintercollegiate og klubbidrettslag ved hjelp av jungeltelegrafen og reklamebrosjyrer. Deltakerne måtte være mellom 15 og 22 år og delta i regelmessig deltakelse i organisert kontaktsport. Kontakt sport inkludert alle idretter der fysisk kontakt med lagkamerater eller motstandere er nødvendig under rutinemessig spill. Deltakerne måtte også ha normal eller korrigert syn og hørsel, ingen historie med nevrologiske eller psykiatriske tilstander, og ingen historie med moderat eller alvorlig traumatisk hjerneskade, per selvrapport.

Vi inkluderte data fra tre friske mannlige kontaktsportutøvere (gjennomsnittsalder: 18,0 ± 2,65 år.) for å illustrere hvilken type kliniske data som kan anskaffes fra den reviderte DTS. Data fra friske, kvinnelige kontaktsportutøvere vil bli inkludert i en annen publikasjon som ikke er strengt Metodefokusert.

Dataanalyse for revidert dts
Gitt det lille antallet deltakere som inngår i de representative resultatene, ble formelle statistiske analyser ikke fullført. Men for hver deltaker ble ytelsen i den doble oppgavetilstanden sammenlignet med ytelsen i enkeltmotoren og enkelt kognitive forhold; nedenfor for beskrivelsen av resultatberegningene på begge delaktivitetene.

Ytelsesberegninger på LE-delaktiviteten
Ytelsen til enkeltmotortilstand ble kvantifisert med ganghastighet (m/s), totalt antall trinn, gjennomsnittlig trinnlengde (m), gjennomsnittlig trinnvarighet (er) og variabilitet for trinnvarighet (SD). Disse dataene ble anskaffet med de innebygde akselerometerne på de smarte enhetene vi festet til deltakernes ankler. Enkelt kognitiv tilstand ytelse ble målt ved totalt antall ord produsert uten repetisjoner, representert som ord / s for å ta hensyn til den varierte tiden tildelt for denne studien. To trente forskningsassistenter så et videobånd av den eneste kognitive tilstanden og ble pålagt å nå en konsensus om det totale antallet ord som ble produsert. Til slutt ble ytelsen til dobbel oppgavebetingelse målt med ganghastighet (m/s), totalt antall trinn, gjennomsnittlig trinnlengde (m), gjennomsnittlig trinnvarighet (er) og gjennomsnittlig variabilitet (SD) for trinnvarighet og totalt antall ord produsert uten repetisjoner, representert som ord/sekund. To utdannede forskningsassistenter så også et videobånd av den doble oppgavetilstanden og ble pålagt å nå en konsensus om det totale antallet ord som ble produsert.

Kostnader for dobbel oppgave på LE-delaktiviteten
For hver deltaker vil en motorkostnad for to oppgaver representeres av følgende endringer i gangartegenskaper under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med enkeltmotortilstanden: langsommere ganghastighet, et større antall totale trinn, en mindre gjennomsnittlig trinnlengde, en lengre gjennomsnittlig trinnvarighet og en større trinnvarighetsvariabilitet. Vi observerte at alle tre mannlige deltakere hadde en dobbel oppgave motorkostnad på LE Subtask. Spesielt så vi langsommere ganghastighet, lengre gjennomsnittlig trinnvarighet og større variasjon i trinnvarighet under dobbelt, sammenlignet med enkeltbetingelsesoppgaver; se figur 1A. To av tre deltakere viste derimot ingen endringer i antall totale trinn eller gjennomsnittlig trinnlengde mellom enkeltmotor og doble aktivitetsforhold. se figur 1A.

For hver deltaker vil en kognitive kostnader med to oppgaver representeres av færre ord generert i den doble oppgavetilstanden sammenlignet med antall ord som genereres i den kognitive oppgavetilstanden. Vi observerte kognitive kostnader for to av tre deltakere. Spesielt genererte disse deltakerne færre ord under den doble oppgavebetingelsen sammenlignet med den enkle oppgavebetingelsen. se figur 1B.

Ytelsesberegninger på delaktiviteten I UE
Enkeltmotorisk tilstandsytelse ble målt ved det totale antall vellykkede fangster. To trente forskningsassistenter så et videobånd av den ene motortilstanden og ble pålagt å nå en konsensus om det totale antall vellykkede fangster. Enkelt kognitiv tilstandsytelse ble målt ved totalt antall riktige subtraksjoner. To trente forskningsassistenter så et videoopptak av den ene kognitive tilstanden og ble pålagt å nå en konsensus om det totale antallet riktige subtraksjoner. Subtraksjonsfeil var ikke kumulative (det vil si "100, 92, 85..." ville bli registrert som én feil og en riktig subtraksjon). Til slutt ble ytelsen til dobbel oppgavetilstand målt ved totalt antall vellykkede fangster og totalt antall riktige deltraksjoner. Igjen så to trente forskningsassistenter et videobånd av den ene kognitive tilstanden og ble pålagt å nå en konsensus om det totale antall vellykkede fangster og riktige subtraksjoner.

Dobbel oppgavekostnad på delaktiviteten UE
For hver deltaker vil en dobbel oppgavemotorkostnad være representert av færre vellykkede fangster under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med antall vellykkede fangster gjort under den ene motortilstanden. Vi fant ut at alle tre mannlige deltakere hadde en dobbel oppgave motorkostnad. Spesielt hadde de færre vellykkede fangster under den doble oppgavetilstanden i forhold til den ene motortilstanden; se figur 2A.

En dobbel oppgave kognitive kostnader ville være representert av færre riktige subtraksjoner den doble oppgavetilstanden sammenlignet med antall riktige subtraksjoner gjort under den ene oppgavetilstanden. Vi observerte kognitive kostnader for to av tre deltakere. Spesielt hadde de færre riktige subtraksjoner under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med den enkle oppgavebetingelsen; se figur 2B.

Dataanalyse for neuroimaging-kompatible DTS
Spesifikasjoner for fNIRS-enhet
Vi brukte en mobil funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) system (Table of Materials). Systemet har 32 totale optoder, 16 LED-kilder og 16 detektorer, og en trådløs oppkjøpsenhet som deltakerne bruker på ryggen. Denne enheten er unikt utstyrt for å imøtekomme brutto motorbevegelse, og har (så vidt vi vet) den største mengden hodedekning for et mobilt system. Ved hjelp av fNIRS evaluerte vi hjerneaktivitet via den heodynamiske responsen ved hjelp av indekser av oksygenert hemoglobin (HbO) under den neuroimaging-kompatible DTS.

fNIRS hode sonde
Hodesonden inkluderte 30 optoder (15 LED-kilder og 15 detektorer) som ble plassert på deltakerens hode ved hjelp av en fNIRS-hette med innebygde optodeholdere. Vi målte HbO ved å plassere LED-kilder og detektorer til venstre og høyre motorcortex og to primære regioner i høyresidealisert frontoparietalnettverk 16,høyre PFC og PPC, som vi har identifisert med 10-20-systemet17; se Figur 3. LED-kildene skinner nær-infrarødt lys inn i overfladiske kortikale regioner, og detektorene fanger opp det brytede lyset, slik at vi kan beregne HbO-verdier ved hver kanal, eller skjæringspunktet mellom kilde og detektor. I tillegg inkluderer vi åtte korte separasjonsdetektorer, som måler hodebunnsperfusjon, en plagevariabel som vil bli regressed ut av rå fNIRS-data18,19.

Blokkdesign for fNIRS-oppkjøp
Både LE- og UE-delaktivitetene ble omgjort til en blokkdesign. Begge delaktivitetene startet og endte med en 60-seters sittende hvileperiode for å skaffe seg baseline hemodynamic aktivitet. Resten ble etterfulgt av 15 randomiserte blokker (5 enkeltmotors tilstandsblokker, 5 enkle kognitive tilstandsblokker og 5 doble oppgavetilstandsblokker) som var 30 s varighet, totalt 7,5 minutter med total datainnsamling for hver delaktivitet. Mellom hver av de 15 tilstandsblokkene var det et variabelt hvileintervall på ca. 6-8 s for å la deltakernes heodynamiske respons gå tilbake til baseline; se Figur 4.

FNIRS Data Reduction og First-Level (Single-Subject) Analyse: Raw fNIRS data lastes opp til et proprietært programmeringsspråk og numerisk databehandlingsmiljø (Table of Materials). Kanaler som er opprettet med korte separasjonsdetektorer er merket for senere regresjon. Standard stimuli verdier, som ble generert av stimulus presentasjon programvare, er omdøpt til å identifisere DTS blokker (f.eks, enkelt motor, enkelt kognitiv, dual motor). Deretter settes stimulansvarighetsparametere til 30 sekunder for alle DTS-blokker og 60 s for hvileperioder. Grunnleggende behandling fullføres deretter ved hjelp av trinn fra en ikke-proprietær verktøykasse som er kompatibel med det numeriske databehandlingsmiljøet. Disse trinnene inkluderer beregning av optisk tetthet og deretter beregne optisk tetthetsverdier gitt data fra de korte separasjonskanalene20. Deretter konverteres optisk tetthet til hemoglobinverdier (deoksygenert hemoglobin, oksygenert hemoglobin og totalt hemoglobin) ved hjelp av den modifiserte Øl Lambert Law21. Etter konvertering kjøres en autoregressiv modellalgoritme, som inkluderer regresjon av korte separasjonskanaldata. Parametere for den autoregressive algoritmen er satt til å følge en kanoniskmodell 22. Til slutt kan individuelle data visualiseres ved hjelp av tilstandskontraster (f.eks. dual vs single); se Figur 5.

Figure 1
Figur 1: LE-delaktivitetsytelse under enkle forhold med to oppgaver. (A)Alle tre deltakerne hadde langsommere ganghastighet, lengre gjennomsnittlig trinnvarighet og større variasjon i trinnvarighet under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med enkeltoppgavebetingelsen, som representerer en dobbel oppgavemotorkostnad på UE-delaktiviteten. To av tre deltakere viste ingen endringer i antall totale trinn eller gjennomsnittlig trinnlengde mellom to og enkle aktivitetsbetingelser. (B)To av tre deltakere genererte færre ord under den doble oppgavebetingelsen sammenlignet med den ene oppgavebetingelsen, som representerer en dobbel oppgave kognitive kostnader på LE-delaktiviteten. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: UE-delaktivitetsytelse under enkle forhold med to oppgaver. (A)Alle tre deltakerne hadde færre vellykkede fangster under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med enkeltoppgavebetingelsen, som representerer en dobbel oppgavemotorkostnad på UE-delaktiviteten. (B)To av tre deltakere hadde færre riktige deltraksjoner under den doble oppgavetilstanden sammenlignet med den ene oppgavetilstanden, som representerer en dobbel oppgave kognitive kostnader på UE-delaktiviteten. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: FNIRS hodesonde. FNIRS-hodesonden inkluderte 15 LED-kilder (røde sirkler) og 15 detektorer (hvite sirkler) som ble plassert på venstre og høyre motorcortex og høyre prefrontal cortex (PFC) og høyre bakre parietal cortex (PPC). Dette gjorde det mulig for oss å beregne oksygenerte hemoglobinverdier (HbO) ved hver kanal, eller skjæringspunkt mellom kilde og detektor. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Blokkdesign for fNIRS-oppkjøp. For den neuroimaging kompatible versjonen av DTS ble LE- og UE-delaktivitetene omgjort til en blokkdesign. Begge delaktivitetene startet og endte med en 60 sekunders sittende hvileperiode for å skaffe seg baseline hemodynamic aktivitet. Resten ble etterfulgt av 15 randomiserte blokker (5 enkeltmotors tilstandsblokker, 5 enkle kognitive tilstandsblokker og 5 doble oppgavetilstandsblokker) som var 30 sekunder i varighet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: FNIRS-data med ett emne. Dette er en skildring av enkeltpersoner fNIRS data ved hjelp av tilstand kontraster. Dette bildet kontrasterer oksygenert hemoglobin (HbO) under Dual Task vs Single Motor Task fra LE-delaktiviteten. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I dette manuskriptet beskrev vi administrasjonsprotokollen for den nylig reviderte Dual Task Screen (DTS). Disse revisjonene ble fullført for å løse begrensninger identifisert i den opprinnelige DTS15 og inkluderte tillegg av enkelt kognitive forhold for å teste for doble oppgave kognitive kostnader. Det inkluderte også smart-enhet basert akselerometri for å mer presist måle gangart egenskaper. Vi inkluderte representative resultater som illustrerer hvilken type kliniske data som kan anskaffes med DTS. Vi beskrev også forskningsprotokollen for den neuroimaging-kompatible Dual Task Screen (DTS), som vi har designet for å evaluere nevrale grunnlaget for enkelt og dobbel oppgaveytelse. Den neuroimaging modalitet vi valgte var en bærbar funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) enhet som rommer brutto motorbevegelse ved å redusere påvirkning av bevegelsesartefakter18,19. For å lage en neuroimaging-kompatibel versjon, måtte vi konvertere DTS til en blokkdesign. Blokkdesignen krevde fem repetisjoner, eller blokker, av de enkle motor-, enkelt kognitive og doble oppgaveforholdene. Dette krevde bruk av nye kognitive stimuli (f.eks. tall og bokstaver) med tilsvarende vanskeligheter for hver studie.

Tillegg av akselerometre var det mest utfordrende tillegget til den reviderte DTS, da dette krevde at vi markerer nøyaktig når hinderturen ble initiert på begge de smarte enhetene. Vi tappet samtidig smartenhetene/akselerometerne, før deltakernes første trinn, for å opprette en artefakttopp i akselerasjonsdataene. Vi filmet også deltakernes vandring, slik at vi kunne matche deres hælangrep i videoen med hælangrepene tatt opp av akselerometerne.

Mesteparten av feilsøkingen ble imidlertid fullført for å lage en neuroimaging-kompatibel versjon av DTS. Det første hinderet vi opplevde var å finne stimulus presentasjon programvare som kunne trådløst grensesnitt med neuroimaging oppkjøpet programvare. I motsetning til databaserte oppgaver trengte ikke deltakeren å se hvilken tilstand som var i ferd med å skje, men forskeren måtte se forholdene for å gi instruksjoner. Videre måtte denne stimuleringsprogramvaren grensesnitt sømløst med oppkjøpsprogramvaren, for å markere forholdene som oppstod. Dette er nødvendig for fremtidig segmentering og gjennomsnitt av neuroimaging data på tvers av alle fem blokker av hver tilstand. Vi identifiserte en stimulus presentasjonsprogramvare som var i samsvar med fNIRS datainnsamlingsprogramvare via et labstreaminglag. Dette tillot oss å bruke begge programmene samtidig. Det neste hinderet vi oppdaget var å endre DTS til en blokkdesign, hvor hver blokk var 30 sekunder i varighet, noe som er nødvendig for optimal fNIRS-datakvalitet. I tillegg måtte vi inkludere hvileperioder i begynnelsen og slutten av hver delaktivitet for å måle baseline hjerneperfusjon, på grunn av kjent inter-subject variabilitet i hjernens perfusjon23, spesielt etter mTBI24. Videre måtte vi legge til 6-10 s overgangsperioder mellom blokkene for å tillate deltakernes hjerneaktivitet å gå tilbake til baseline. Til slutt bestemte vi oss for at vi måtte randomisere blokkrekkefølgen og motbalansebokstaven og tallstimuli, for de kognitive oppgavene, for å redusere treningseffekter og unngå nevrale habituation. Den mest utfordrende oppgaven å endre til en 30 s blokk design var hinderet tur i LE delaktivitet. Før modifikasjon var dette en 18 m hindertur, og varigheten var tiden det tok for deltakerne å fullføre den. For å endre 18 m gange til en 30-sekunders blokk, ba vi deltakerne om å gjenta en 15 m tur med to hindringer (i stedet for tre) til tiden ble kalt. På slutten av 30-s blokken plasserte vi en midlertidig markør (klistrelapper) på gulvet der deltakeren stoppet. Dette gjorde det mulig for oss å nøyaktig måle den gikke avstanden og beregne ganghastighet i m/ s. Til slutt, i stimulus presentasjonsprogramvare, la vi til en video av en 30 s timer for hver blokk, slik at forskeren kunne visualisere neuroimaging programvare og varigheten av hver blokk samtidig på en bærbar datamaskin og gi verbale signaler (f.eks "start" og "stopp") til deltakeren for begynnelsen og slutten av hver blokk.

I de representative resultatene fant vi at følgende gangartegenskaper viste doble oppgavemotorkostnader på LE-delaktiviteten: gangarthastighet, gjennomsnittlig trinnvarighet og variabilitet i trinnvarighet. Totalt antall trinn og gjennomsnittlig trinnlengde viste derimot ikke to motorkostnader for oppgaver, da to av tre deltakere ikke viste noen endringer på disse beregningene. Dette kan representere en begrensning av disse beregningene eller akselerometerne. Det kan også være et resultat av bare å inkludere representative data fra tre deltakere, selv om vi hadde håpet å se doble oppgavemotorkostnader hos 100% av deltakerne, uavhengig av utvalgsstørrelse. Selv om hælstreikdataene fra smartenhetene ga detaljerte og nøyaktige data, er en betydelig begrensning i dag hvor lang tid og kompetanse det tar å behandle og tolke disse dataene (opptil 1,25 timer/deltaker). Ideelt sett ønsker vi at denne behandlingen og tolkningen skal ta mindre enn 10 minutter og krever lite til ingen tidligere trening. Vi må utvikle en app for å effektivisere denne behandlingen. I tillegg, selv om vi observerte konsekvente doble oppgavemotorkostnader i de representative utøverne, fant vi ut at en deltaker ikke viste en dobbel oppgave kognitive kostnader på LE-delaktiviteten, og en annen deltaker viste ikke en dobbel oppgave kognitive kostnader på UE-delaktiviteten. Fortrinnsvis ville metoden fremkalle en dobbel oppgave kognitive kostnader på begge delaktiviteter i alle deltakere (uavhengig av utvalgsstørrelsen), noe som kan tyde på et behov for mer utfordrende kognitive oppgaver. Alternativt kan dette funnet tyde på at kognitive evner er mindre utsatt for dobbel oppgaveforstyrrelser, og vi bør fokusere på doble oppgaveperturbasjoner i motorytelse.

Det første målet med arbeidet var å utvikle et praktisk, sensitivt verktøy som kan forbedre evaluering og behandling av mTBI. I motsetning til mange av de doble oppgaveparadigme som brukes i tidligerearbeid 14,bruker den opprinnelige DTS og reviderte DTS bærbart, billig utstyr, og de fleste forhold er enkle å score uten forutgående opplæring. I tillegg inkluderte vi en ny evaluering av øvre ekstremitetsfunksjon, spesielt hånd-øye-koordinasjon, mens tidligere arbeid fokusert utelukkende på nedre lem eller nedre ekstremitetsevner11,12,13,14. Dermed har metoden betydelig potensial til å bidra til mTBI evalueringsprotokoller, da det kan administreres i en rekke miljøer (f.eks rehabiliteringssentre, legekontorer, gymnastikksaler og atletiske treningsrom) for et bredt spekter av konkurransedyktige idrettsutøvere. Til syvende og sist må vi fastslå at DTS er følsom for effekter av sportsindusert mTBI, men trinnene vi har tatt så langt tyder på at DTS administrasjonsprotokollen er en praktisk måte å fremkalle doble oppgaveeffekter hos høytytende idrettsutøvere.

Til dags dato er mTBI-evaluering begrenset til selv rapporterte symptomer og objektive tiltak som har dårlig testtest pålitelighet, stole på baseline testing eller ikke er utfordrende nok for høytytende idrettsutøvere7,8,9. DTS inkluderer utfordrende oppgaver som evaluerer både lavere og øvre ekstremitetsytelse. Foreløpig har vi ikke fastslått at DTS er følsom for effekter fra mTBI, men vi er i ferd med å samle disse dataene. I tillegg søker vi å bedre forstå nevrale grunnlaget for enkelt og dobbel oppgave atferd i friske idrettsutøvere og de med sport-indusert mTBI ved hjelp av den nyopprettede neuroimaging-kompatible DTS. Denne forståelsen vil bidra til å hjelpe oss med å videreutvikle evalueringsmetodene, som DTS, og gi innsikt i optimale behandlingsparadigmer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter å avsløre.

Acknowledgments

Vi vil gjerne takke Ms. Isabelle Booth, en Colorado State University hedrer student som hjalp med accelerometry dataanalyse. Vi ønsker også å anerkjenne finansiering fra NIH K12 HD055931 og K01 HD096047-02 utstedt til forfatteren 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

Atferd Problem 164 Mild traumatisk hjerneskade idrettsutøvere sport måleutvikling dobbel oppgave motorfunksjon kognisjon funksjonell nær-infrarød spektroskopi
Reviderte og neuroimaging-kompatible versjoner av dual task skjermen
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