Summary
Orijinal Çift Görev Ekranı'nı (DTS), spor kaynaklı hafif travmatik beyin hasarı olan sporcuları değerlendirebilen taşınabilir, düşük maliyetli bir önlem olarak geliştirdik. Gelecekteki klinik kullanım için orijinal DTS'yi revize ettik ve tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini ölçmek için DTS'nin nörogörüntüleme uyumlu bir versiyonunu geliştirdik.
Abstract
Çift görev paradigmaları aynı anda motor ve bilişsel yetenekleri değerlendirir ve son hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) olan sporcularda ince, artık bozuklukları tespit edebilir. Bununla birlikte, geçmiş çift görev paradigmaları sadece daha düşük ekstremite becerilerine odaklanmıştır ve hantal, pahalı laboratuvar ekipmanlarına güvenmektedir - böylece günlük mTBI değerlendirmesi için pratikliklerini sınırlamıştır. Daha sonra, yönetmek ve puanlamak için <10 dakika süren, düşük maliyetli taşınabilir ekipman kullanan ve daha düşük ekstremite (LE) ve üst ekstremite (UE) alt görevleri içeren Çift Görev Ekranı'nı (DTS) geliştirdik. Bu müsveddenin amacı iki yönlüydü. İlk olarak, orijinal DTS'nin sınırlamalarını ele almak için revize ettiğimiz revize edilmiş DTS için yönetim protokolünü açıklıyoruz. Özellikle, revizyonlar daha ayrıntılı yürüyüş verileri elde etmek için akıllı cihazların eklenmesini ve çift görev koşulu altında bozulan bilişsel performansı test etmek için tek bilişsel koşulların dahil edilmesini içeriyordu. Daha da önemlisi, revize edilmiş DTS gelecekteki klinik kullanıma yönelik bir önlemdir ve üç erkek sporcunun, ölçümden elde edilebilecek klinik verilerin türünü göstermek için temsili sonuçlar sunuyoruz. Daha da önemlisi, revize edilen DTS'nin bir sonraki araştırma girişimi olan mTBI'li sporculardaki hassasiyetini ve özgüllüğünü henüz değerlendiremedik. Bu makalenin ikinci amacı DTS'nin nörogörünti uyumlu bir versiyonunu tanımlamaktır. Bu sürümü, mTBI ile ilişkili davranışsal açıkların daha iyi ampirik bir şekilde anlaşılması için tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirebilmek için geliştirdik. Bu nedenle, bu makale ayrıca DTS sırasında eşzamanlı fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) ölçümünü sağlamak için attığımız adımları ve fNIRS verilerinin birinci düzey işlenmesini nasıl elde ettiğimizi ve tamamladığımızı açıklar.
Introduction
Her yıl, dünya çapında 42 milyon kişi hafif travmatik beyin yaralanmaları (mTBI'ler)1. Bir zamanlar iyi huylu olarak kabul edilse de, yeni araştırmalar mTBI'lerin, özellikle tekrar eden mTBI'lerin, fiziksel, bilişsel ve uyku bozuklukları gibi kalıcı olumsuz sonuçlar doğurabileceğini göstermektedir2,3,4. Daha sonra, araştırmacılar ve klinisyenler mTBI'yi anlamak ve ele almak için gelişmiş değerlendirmeler ve tedavi yöntemleri aramaktadır.
Bugüne kadar, mTBI değerlendirmesi için en iyi uygulama, nörokaraknitif ve motor fonksiyonun kendi kendine bildirilen semptomları ve objektif ölçümünü içerir5. Bununla birlikte, rekabetçi üniversite düzeyindeki sporcular gibi bazı bireylerin mTBI ile ilgili semptomları eksik bildirdiği bilinmektedir6Semptom raporlarının yararını sınırlayan. Objektif nörokrenişsel ve motor fonksiyon önlemleri, zayıf test-yeniden test güvenilirliği, temel testlere güvenme veya yüksek performanslı sporcular için yetersiz zorluk dahil olmak üzere sınırlamalara sahiptir7,8,9. Bununla birlikte, motor ve bilişsel yetenekleri aynı anda değerlendiren ikili görev paradigmaları ince, artık bozuklukları tespit edebilir ve özellikle yüksek performanslı sporcuları değerlendirmek için yararlı olabilir10,11,12,13,14.
Çift görev paradigması kullanarak yapılan geçmiş araştırmalar, yüksek performanslı sporcuları değerlendirmek için genellikle hareket yakalama sistemleri14gibi hantal, pahalı laboratuvar ekipmanlarını içermektedir. Bu sistemler ince motor bozukluklarını doğru bir şekilde ölçebilse de, yüksek ekipman maliyeti, sınırlı taşınabilirlik ve uzun yönetim süreleri (yani, kişi başına 45 dakika ≥) nedeniyle günlük mTBI değerlendirmesinde kullanım için pratik değildir. Ayrıca, geçmişteki birçok çift görev paradigması çalışması, yalnızca denge veya yürüyüş11 , 12 , 13,14gibi alt gövde veya daha düşük ekstremitebecerilerineodaklanmıştır. Tartışmalı olarak, üst ekstremite fonksiyonu ve el-göz koordinasyonu birçok sporda yüksek performanslı sporcular için de önemlidir. Böylece taşınabilir, düşük maliyetli aletlerle <10 dakikada yönetilmek ve puanlamak üzere tasarlanmış kısa bir önlem olan Çift Görev Ekranı'nı (DTS) geliştirdik. Bu orijinal DTS, yürüyüş hızını (kronometre kullanarak) ve el-göz koordinasyonunu tek motor ve çift görev koşulları altında değerlendiren daha düşük ekstremite (LE) ve üst ekstremite (UE) alt görevini içeriyordu15.
İlk fizibilite çalışmasında 32 sağlıklı, kadın ergen katılımcısı orijinal DTS'yi tamamladı. Bu çalışma, DTS'nin çift görev sırasında tek motor koşullarına kıyasla daha düşük motor performansı ile belirtildiği gibi çift görev motor maliyeti ortaya çıkarmak için tasarlanmıştır. Ayrıca DTS'nin 10 dakikadan daha kısa bir sürede uygulanabileceğini ve puanlanabileceğini tespit etmeye çalıştık. Tüm katılımcıların en az bir alt görevde daha zayıf çift görev motoru performansına sahip olduğunu gördük. Ayrıca, DTS'yi ortalama 5.63 dakikada uygulayabildik ve testi 2-3 dakika15.
İlk fizibilite çalışması başarılı olmasına rağmen birkaç sınırlama ortaya kondu. En önemlisi, yürüyüş hızı doğal insan hatasına eğilimli kronometrelerle ölçüldü. Bu nedenle, revize edilmiş DTS'de her ayak bileğinde yerleşik ivmeölçerler (Malzeme Tablosu) bulunan akıllı cihazlar kullandık. Bu ekleme, taşınabilir, düşük maliyetli cihazların kullanımını korurken, yürüyüş hızı, toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu, ortalama adım süresi ve adım süresi değişkenliği gibi gelişmiş önlemler sağlamaya devam etti. Orijinal DTS'nin bir başka sınırlaması, çift görev bilişsel maliyetlerinin değerlendirilmesini engelleyen tek bilişsel koşulların olmamasıydı. Çift görev bilişsel maliyetleri, çift görev sırasında tek bilişsel duruma karşı daha düşük bilişsel performans olarak tanımlanır. Daha sonra, hem LE hem de UE alt görevleri için tek bir bilişsel durum ekledik (Protokol'de açıklanmıştır).
Gelecekteki klinik kullanım için bir önlem geliştirmenin yanı sıra, ekibin uzun vadeli hedeflerinden biri, sağlıklı sporcularda tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirmek ve bu bulguları spor kaynaklı mTBI ile sporcularla karşılaştırmaktır. Böylece, DTS'nin nörogörünti uyumlu bir versiyonunu oluşturduk. DTS'nin eşzamanlı fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) ölçümü ile kullanılmak üzere başarıyla değiştirilip değiştirilemeyeceğine karar vermeye çalışıyoruz ve hareket yapıtlarının etkisini azaltarak brüt motor hareketini karşılamak için özel olarak tasarlanmış bir mobil fNIRS cihazı kullanıyoruz. Ayrıca, bu cihaz, şu anda araştırma amacıyla kullanılabilen mobil cihazlar için bilgimize göre en fazla kafakapsamınasahiptir ( Malzeme Tablosu ).
Özetle, çalışma protokolü aşağıdakileri yapmak için tasarlanmıştır:
- Orijinal DTS15'in sınırlamalarını ve gelecekteki klinik kullanıma yönelik bir önlemi ele almak için yeniden tasarladığımız bir önlem olan gözden geçirilmiş Çift Görev Ekranı (DTS) için yönetim protokolünü açıklayın.
- Tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirmek için tasarladığımız nörogörüntür uyumlu Çift Görev Ekranı (DTS) için araştırma protokolünü açıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm çalışma prosedürleri Colorado Eyalet Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır ve tüm yetişkin katılımcılar herhangi bir çalışma prosedürünü tamamlamadan önce yazılı bilgilendirilmiş onay sağlamıştır. Yazılı bilgilendirilmiş onay, 18 yaşından küçük katılımcıların ebeveynleri tarafından sağlanmıştır ve küçük katılımcılar da herhangi bir çalışma prosedürünü tamamlamadan önce yazılı onay sağlamıştır.
1. Revize Edilmiş Çift Görev Ekranı (DTS)
- Alt Ekstremite (LE) Alt Görevleri
- Tek motor durumunu başlatın.
- 18 m'lik bir yürüyüş yolu boyunca tam olarak 4,5 m arayla yatay bir konuma üç yoga bloğu yerleştirin.
- Topuk darbelerini tespit etmek ve yürüyüş özellikleri elde etmek için akıllı cihazları her ayak bileğine sıkıca takın.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcılara engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca çabuk yürümelerini söyleyin. Akıllı telefonlarda veri toplamayı başlatın ve iki ayrı veri akışının sol ve sağ bacaklardan sonraki zaman hizalaması için cihazlara aynı anda keskin bir şekilde dokunun.
- Elle çalıştırılan kronometre ile tamamlanma süresini ölçün.
- Video kaydını durdurun.
- Tek bilişsel durumu başlatın.
- Katılımcıya, tek motor durumundan tamamlama süresini kullanarak (tam bir saniyeye kadar yuvarlama) bu durum için ayırdığını söyleyin.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcılara, belirli bir harfle (A veya F) başlayan olabildiğin kadar kelime belirtmelerini söyleyin.
NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. - Video kaydını durdurun.
- İkili görev koşulu başlatın.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcılara engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca hızlı yürümelerini ve aynı anda belirli bir harfle (A veya F) başlayan mümkün olduğunca çok kelime belirtmelerini söyleyin. Durumu başlatmak için her iki ivmeölçere de hızla dokunun.
- Elle çalıştırılan kronometre ile tamamlanma süresini ölçün.
- Video kaydını durdurun.
- Tek motor durumunu başlatın.
- Üst Ekstremite (UE) alt görevleri
- Tek motor durumunu başlatın.
- Duvardan 1,5 m uzakta bir mesafe ölçün, maskeleme bandıyla işaretleyin ve katılımcıya bandın arkasında durmasını söyleyin.
- Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcıya 30 s boyunca alternatif ellerle bir duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
- Video kaydını durdurun.
- Tek bilişsel durumu başlatın.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcıya, 30 saniye boyunca belirli bir sayıdan (100 veya 150) sırayla 7 çıkarma yapmasının isteneceğini söyleyin. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
- Video kaydını durdurun.
NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir.
- İkili görev koşulu başlatın.
- Katılımcıdan duvardan 1,5 m uzakta durmasını isteyin.
- Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- Katılımcıya 30 saniye boyunca alternatif ellerle duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, topları atarken ve yakalarken, belirli bir sayıdan (100 veya 150) 30 saniye boyunca sırayla 7 çıkarmasını isteneceğini bildirin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
- Video kaydını durdurun.
NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir.
- Tek motor durumunu başlatın.
2. Nörogörünti Uyumlu Çift Görev Ekranı (DTS)
- DTS'i ayarlama
- 15 m'lik bir yürüyüş yolunun başlangıcını ve sonunu işaretlemek için yoga bloklarını dikey bir konuma yerleştirin.
- 15 m yürüyüş yolu boyunca tam 5 m arayla yatay bir konuma iki yoga bloğu yerleştirin.
- Pürüzsüz bir duvar yüzeyinden 1,5 m uzaklıktaki maskeleme bandıyla ölçün ve işaretleyin.
- 15 m'lik yürüyüş yolunun başına bir tripod kurun.
- FNIRS cihazını katılımcının kafasına yerleştirin.
- Katılımcının baş çevresini ölçün ve önceden yerleştirilmiş optodlar ve kısa kanal dedektörleri ile uygun boyutta fNIRS kapağını(Malzeme Masası)seçin.
- Özel bir satın alma dizüstü bilgisayarını açın ve fNIRS cihazının WiFi ağına bağlanın.
- FNIRS alım yazılımını açın ve fNIRS cihazını seçin.
- Işık yoğunluğunu optimize etmek ve optode sinyal seviyelerini kontrol etmek için kalibrasyon gerçekleştirin. Sinyal seviyeleri kabul edilebilir veya mükemmel olmalıdır.
- Optodun kapağından çıkararak ve optodun katılımcının kafa derisine doğrudan bağlantısını sağlamak için katılımcının saçını ayırarak kabul edilebilir sinyal seviyesinden daha az olan tüm optodları düzeltin.
- Katılımcının ayak bileklerine ivmeölçerler yerleştirin.
- Topuk darbelerini tespit etmek ve yürüyüş özellikleri elde etmek için akıllı cihazları her ayak bileğine sıkıca takın.
- LE alt görev veri toplama işlemine başlayın.
- Uyarıcı sunum yazılımını açın (Malzeme Tablosu).
- LE alt görev dosyasını seçin.
- Katılımcıdan 60 s sessiz bir dinlenme süresine hazırlanmak için bir sandalyeye oturmasını isteyin.
- FNIRS alma yazılımına dönün ve fNIRS verilerini toplamaya başlamak için Başlat düğmesini tıklatın. Konu ID_LE, yaş ve cinsiyeti açılır pencereye girin ve Başlat'ı tıklatın.
- Uyarıcı sunum yazılımına dönün, katılımcıya sessiz dinlenmenin başlayacağını bildirin ve 60'ların dinlenme süresini başlatmak için Space tuşuna basın.
- Dinlenme süresinin sonunda, 1st deneme için hangi LE Alt Görev koşulunun (tek motor, tek bilişsel veya çift görev) seçildiğini belirleyin. Katılımcıya bu deneme için talimatlar sağlayın.
- Tek Motor Talimatları: Katılımcıya engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca hızlı yürümesini söyleyin, 30 sn. Katılımcıya, birincil araştırmacı "Başlat" dediğinde başlayacağını söyleyin. Bu, ikincil bir araştırmacı ivmeölçerlere dokunduktan hemen sonra gerçekleşecektir. Birincil araştırmacı "dur" dediğinde katılımcıya yürümeyi bırakması gerektiğini söyleyin. Ayrıca, birincil araştırmacı "dur" dediğinde, katılımcı ayaklarını bir araya getirmelidir ve mümkün olduğunca hareketsiz kalmalıdır. Şu anda, ikincil araştırmacı ivmeölçerlere ikinci kez dokunacak ve katılımcının durduğu zemine bir işaret (yapışkan not) yerleştirilecektir.
- Tek Bilişsel Talimatlar: Katılımcıya 15 m'lik yürüyüş yolunun başında ayakta kalmasını söyleyin. Ayakta dururken, belirli bir harfle başlayan mümkün olduğunca çok kelime belirtilmesi istenecektir.
- İkili Görev Talimatları: Katılımcıya engellerin üzerinden geçerken ve aynı anda belirli bir harfle başlayarak mümkün olduğunca çok kelime belirtirken mümkün olduğunca hızlı yürümesini söyleyin. Bu durum için 30 saniyesi olacağını da bildirin. Katılımcıya, birincil araştırmacı "başla" dediğinde başlayacağını söyleyin. Bu, ikincil bir araştırmacı ivmeölçerlere dokunduktan hemen sonra gerçekleşecektir. Birincil araştırmacı "dur" dediğinde katılımcıya yürümeyi bırakması gerektiğini söyleyin. Ayrıca, birincil araştırmacı "dur" dediğinde, katılımcı ayaklarını bir araya getirmelidir ve mümkün olduğunca hareketsiz kalmalıdır. Şu anda, ikincil araştırmacı ivmeölçerlere ikinci kez dokunacak ve katılımcının durduğu zemine bir işaret (yapışkan not) yerleştirilecektir.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- 1st deneme sürümünü başlatmak için Boşluk çubuğuna basın. Uyarıcı sunum yazılımındaki 30 s zamanlayıcıyı izleyin; katılımcıya 30 s geçtiğinde durmasını söyleyin.
- 2nd deneme sürümünü tanımlayın ve katılımcıya talimatlar verin. Katılımcı LE Alt Görev'in 15 randomize denemesini tamamlayana kadar işlemi tekrarlayın.
- Video kaydını durdurun.
- Katılımcıya 60 s oturma süresini daha tamamlayacağını bildirin. Katılımcı oturduktan sonra, dinlenme süresine başlamak için Başlat'a basın.
- Geri kalan süreyi takiben, uyarıcı sunum yazılımındaki LE alt görev dosyasından çıkın. FNIRS veri toplama yazılımında veri toplamayı durdurun, ancak yazılımdan çıkmayın.
NOT: Harfler denemeler arasında randomize edilir (uyaran sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Harfler zorluk seviyesinde benzerdir ve şunları içerir: W, D, F, T, S, H, M, A, B ve P. Sayılar denemeler arasında rastgele hale getirilir (uyarıcı sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar dahil: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ve 240.
- Hızlandırıcıları katılımcının ayak bileklerinden çıkarın. Koridordaki UE Alt Görevleri için belirlenen bölüme gidin.
- UE alt görev veri toplama işlemine başlayın.
- Uyarıcı sunum yazılımını açın.
- UE alt görev dosyasını seçin.
- Katılımcıdan 60 s sessiz bir dinlenme süresine hazırlanmak için bir sandalyeye oturmasını isteyin.
- FNIRS alma yazılımına dönün ve fNIRS verilerini toplamaya başlamak için Başlat düğmesini tıklatın. Açılır pencereye konu ID_UE, yaş ve cinsiyet girin ve Başlat'ı tıklatın.
- Uyarıcı sunum yazılımına dönün, katılımcıya sessiz dinlenme süresinin başlamak üzere olduğunu bildirin ve 60 s dinlenme süresini başlatmak için Space tuşuna basın.
- Dinlenme süresinin sonunda, 1st deneme için hangi UE Alt Görev koşulunun (tek motor, tek bilişsel veya çift görev) seçildiğini belirleyin. Katılımcıya bu deneme için talimatlar verin.
- Tek Motor Talimatları: Katılımcıya duvardan 1,5 m uzakta durmasını söyleyin. Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin. Katılımcıya 30 s boyunca alternatif ellerle bir duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için.
- Tek Bilişsel Talimatlar: Katılımcıya ayakta kalmasını söyleyin Katılımcıya 30 sn boyunca belirli bir sayıdan 7'ye kadar sırayla çıkarmasının isteneceğini söyleyin.
- İkili Görev Talimatları: Katılımcıya 30 sn boyunca alternatif ellerle duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, topları atarken ve yakalarken, 30 s için belirli bir 2 numaradan sırayla7 çıkarma yapmasının isteneceğini bildirin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için.
- Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
- 1st deneme sürümünü başlatmak için Boşluk çubuğuna basın. Uyarıcı sunum yazılımındaki 30 s zamanlayıcıyı izleyin; Katılımcıya 30 s geçtiğinde durmasını söyleyin.
- 2nd deneme sürümünü tanımlayın ve katılımcıya talimatlar verin. Katılımcı UE Alt Görev'in 15 randomize denemesini tamamlayana kadar işlemi tekrarlayın.
- Video kaydını durdurun.
- Katılımcıya 60 s oturma süresini daha tamamlayacağını bildirin. Katılımcı oturduktan sonra, dinlenme süresine başlamak için Başlat'a basın.
- Geri kalan süreyi takiben, uyarıcı sunum yazılımındaki UE Alt Görev dosyasından çıkın. FNIRS veri toplama yazılımında veri toplamayı durdurun ve yazılımdan çıkın.
- FNIRS kapağını katılımcının kafasından çıkarın.
NOT: Harfler denemeler arasında randomize edilir (uyaran sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Harfler zorluk seviyesinde benzerdir ve şunları içerir: W, D, F, T, S, H, M, A, B ve P. Sayılar denemeler arasında rastgele hale getirilir (uyarıcı sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar dahil: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ve 240.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Katılımcı
Yerel lise takımlarından ve üniversite üniversite üniversitelerarası ve kulüp spor takımlarından ağızdan ağıza ve reklam el ilanları kullanılarak katılımcılar alındı. Katılımcıların 15-22 yaşları arasında olmaları ve organize temaslı sporlara düzenli olarak katılmaları gerekiyordu. Temaslı sporlar, rutin oyun sırasında takım arkadaşları veya rakiplerle fiziksel temasın gerekli olduğu tüm sporları içeriyordu. Katılımcılar ayrıca normal veya düzeltilmiş görme ve işitme, nörolojik veya psikiyatrik durum öyküsü ve kendi kendine rapor başına orta veya ağır travmatik beyin hasarı öyküsü olmaması gerekiyordu.
Revize edilen DTS'den elde edilebilen klinik verilerin türünü göstermek için üç sağlıklı erkek temas sporu sporcusu katılımcısının (Ortalama Yaş: 18.0 ± 2.65 yıl. Sağlıklı, kadın temas sporu sporcuların verileri, kesinlikle Yöntemler odaklı olmayan başka bir yayında yer alacaktır.
Revize Edilmiş DTS için Veri Analizi
Temsili sonuçlara dahil edilen az sayıda katılımcı göz önüne alındığında, resmi istatistiksel analizler tamamlanmamıştır. Bununla birlikte, her katılımcı için, ikili görev durumundaki performans, tek motor ve tek bilişsel koşullardaki performansla karşılaştırıldı; her iki alt görevdeki performans ölçümlerinin açıklaması için aşağıya bakın.
LE Alt Görevlerindeki Performans Ölçümleri
Tek motor durum performansı yürüme hızı (m/s), toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu (m), ortalama adım süresi (ler) ve adım süresinin değişkenliği (SD) ile ölçüldü. Bu veriler, katılımcıların ayak bileklerine yapıştırdığımız akıllı cihazlardaki yerleşik ivmeölçerlerle elde edildi. Tek bilişsel durum performansı, bu deneme için ayrılan çeşitli süreyi hesaba katmak için kelimeler/sözcükler olarak temsil edilen tekrarlanmadan üretilen toplam kelime sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek bilişsel durumun bir video kasetini izledi ve üretilen toplam kelime sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Son olarak, çift görev koşulu performansı yürüme hızı (m/s), toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu (m), ortalama adım süresi (ler) ve ortalama adım süresi değişkenliği (SD) ve tekrarsız olarak üretilen toplam sözcük sayısı ile ölçüldü, sözcük/saniye olarak temsil edildi. İki eğitimli araştırma asistanı da ikili görev koşulunun bir video kasetini izledi ve üretilen toplam kelime sayısı üzerinde uzlaşmaya varmak zorunda kaldı.
LE Alt Görevinde çift görev maliyeti
Her katılımcı için, çift görev motoru maliyeti, tek motor durumuna kıyasla çift görev koşulu sırasında yürüyüş özelliklerinde aşağıdaki değişikliklerle temsil edilir: daha yavaş yürüyüş hızı, daha fazla sayıda toplam adım, daha küçük bir ortalama adım uzunluğu, daha uzun bir ortalama adım süresi ve daha büyük bir adım süresi değişkenliği. Üç erkek katılımcının da LE Alt Görevinde çift görev motoru maliyeti olduğunu gözlemledik. Özellikle, tek koşullu görevlere kıyasla daha yavaş yürüyüş hızı, daha uzun ortalama adım süresi ve ikili sırasında adım süresinde daha fazla değişkenlik gördük; Bkz. Şekil 1A. Buna karşılık, üç katılımcıdan ikisi, tek motor ve çift görev koşulları arasındaki toplam adım sayısında veya ortalama adım uzunluğunda herhangi bir değişiklik göstermedi; Bkz. Şekil 1A.
Her katılımcı için, çift görev bilişsel maliyeti, tek bilişsel görev koşulunda oluşturulan sözcük sayısına kıyasla ikili görev koşulunda oluşturulan daha az sözcükle temsil edilir. Üç katılımcıdan ikisinde ikili görev bilişsel maliyetleri gözlemledik. Özellikle, bu katılımcılar çift görev koşulu sırasında tek görev koşuluna kıyasla daha az sözcük oluşturdu; Bkz. Şekil 1B.
UE Alt Görevlerindeki Performans Ölçümleri
Tek motor durum performansı, toplam başarılı yakalama sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek motor durumunun bir video kasetini izledi ve toplam başarılı yakalama sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Tek bilişsel durum performansı, toplam doğru çıkarma sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek bilişsel durumun video kasetini izledi ve toplam doğru çıkarma sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Çıkarma hataları kümülatif değildi (yani, "100, 92, 85..." bir hata ve bir doğru çıkarma olarak kaydedilirdi). Son olarak, çift görev koşulu performansı, toplam başarılı yakalama sayısı ve toplam doğru çıkarma sayısı ile ölçüldü. Yine, iki eğitimli araştırma asistanı tek bilişsel durumun video kasetini izledi ve toplam başarılı yakalama sayısı ve doğru çıkarmalar konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı.
UE Alt Görevinde Çift Görev Maliyeti
Her katılımcı için, çift görev motoru maliyeti, tek motor durumu sırasında yapılan başarılı yakalama sayısına kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az başarılı yakalama ile temsil edilir. Üç erkek katılımcının da çift görev motoru maliyeti olduğunu gördük. Özellikle, çift görev durumu sırasında tek motor durumuna kıyasla daha az başarılı yakalamaları vardı; Bkz. Şekil 2A.
Çift görev bilişsel maliyeti, tek görev koşulu sırasında yapılan doğru çıkarma sayısına kıyasla çift görev koşulunun daha az doğru çıkarma ile temsil edilir. Üç katılımcıdan ikisinde ikili görev bilişsel maliyetleri gözlemledik. Özellikle, çift görev koşulu sırasında tek görev koşuluna kıyasla daha az doğru çıkarmaları vardı; Bkz. Şekil 2B.
Nörogörüntleme Uyumlu DTS için Veri Analizi
fNIRS Aygıt Özellikleri
Mobil fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) sistemi(Malzeme Masası)kullandık. Sistemde toplam 32 optod, 16 LED kaynağı ve 16 dedektör ve katılımcıların sırtlarına taktıkları bir kablosuz alım cihazı bulunuyor. Bu cihaz, brüt motor hareketini karşılamak için benzersiz bir şekilde donatılmıştır ve (bilgimize göre) bir mobil sistem için en yüksek miktarda kafa kapsamına sahiptir. FNIRS kullanarak nörogöründürme uyumlu DTS sırasında oksijenli hemoglobin (HbO) indeksleri kullanarak hemodinamik yanıt yoluyla beyin aktivitesini değerlendirdik.
fNIRS Kafa Probu
Kafa probu, katılımcının kafasına yerleşik optod tutuculu bir FNIRS kapağı kullanılarak yerleştirilen 30 optod (15 LED kaynağı ve 15 dedektör) içeriyordu. HbO'yu sol ve sağ motor kortekse LED kaynakları ve dedektörleri ve10-20 sistem 17ile tanımladığımız sağ yanal frontoparietal ağın 16, sağ PFC ve PPC'nin iki birincil bölgesine yerleştirerek ölçtük; Bkz. Şekil 3. LED kaynakları yüzeysel kortikal bölgelere kızılötesine yakın ışık saçıyor ve dedektörler kırılan ışığı yakalayarak her kanalda HbO değerlerini veya kaynak ve dedektörün kesişimini hesaplamamızı sağlıyor. Ek olarak, kafa derisi perfüzyonunu ölçen sekiz kısa ayırma dedektörü, ham fNIRS verilerinden geriletilecek bir sıkıntı değişkeni18,19.
FNIRS Alımı için Blok Tasarımı
Hem LE hem de UE alt görevleri blok tasarımına dönüştürüldü. Her iki alt görev de temel hemodinamik aktivite elde etmek için 60 s oturma dinlenme süresi ile başladı ve sona erdi. Dinlenmeyi, her alt görev için toplam 7,5 dakikalık toplam veri toplama süresi 30 s olan 15 randomize blok (5 tek motor durum bloğu, 5 tek bilişsel durum bloğu ve 5 çift görev durumu bloğu) izledi. 15 koşul bloğunun her biri arasında, katılımcıların hemodinamik yanıtının taban çizgisine dönmesine izin vermek için yaklaşık 6-8 s değişken bir dinlenme aralığı vardı; Bkz. Şekil 4.
FNIRS Veri Azaltma ve Birinci Düzey (Tek Konu) Analizi: Ham fNIRS verileri tescilli bir programlama diline ve sayısal bilgi işlem ortamına yüklenir (Malzeme Tablosu). Kısa ayırma dedektörleri ile oluşturulan kanallar daha sonra gerileme için etiketlenir. Uyaran sunum yazılımı tarafından oluşturulan varsayılan uyaran değerleri, DTS bloklarını (örneğin, tek motor, tek bilişsel, çift motor) tanımlamak için yeniden adlandırılır. Daha sonra, uyaran süresi parametreleri tüm DTS blokları için 30 saniye ve dinlenme süreleri için 60 s olarak ayarlanır. Temel işleme daha sonra sayısal bilgi işlem ortamıyla uyumlu özel olmayan bir araç kutusundan gelen adımlar kullanılarak tamamlanır. Bu adımlar arasında optik yoğunluğun hesaplanması ve daha sonra kısa ayırma kanallarından veri verilen optik yoğunluk değerlerinin yeniden hesaplanması20. Daha sonra, optik yoğunluk modifiye Bira Lambert Yasası21kullanılarak hemoglobin değerlerine (deoksijene hemoglobin, oksijenli hemoglobin ve toplam hemoglobin) dönüştürülür. Dönüştürmeden sonra, kısa ayırma kanalı verilerinin gerilemelerini içeren otomatik gerileyen bir model algoritması çalıştırılır. Otomatik gerici algoritmanın parametreleri bir Kurallı model22'yi izleyecek şekilde ayarlanır. Son olarak, bireysel veriler koşul kontrastları kullanılarak görselleştirilebilir (örneğin Çift vs Tek); Bkz. Şekil 5.
Şekil 1: Tek ve Çift Görev Koşulları Sırasında LE Alt Görev Performansı. (A) Her üç katılımcı da, UE alt görevinde çift görev motoru maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla daha yavaş yürüyüş hızına, daha uzun ortalama adım süresine ve çift görev koşulu sırasında adım süresinde daha fazla değişkenliğe sahipti. Üç katılımcıdan ikisi, çift ve tek görev koşulları arasında toplam adım sayısında veya ortalama adım uzunluğunda değişiklik göstermedi. (B) Üç katılımcıdan ikisi, le alt görevinde çift görev bilişsel maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az sözcük oluşturdu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Tek ve Çift Görev Koşulları Sırasında UE Alt Görev Performansı. (A) Her üç katılımcının da çift görev koşulu sırasında, UE alt görevinde çift görev motoru maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla daha az başarılı yakalaması vardı. (B) Üç katılımcıdan ikisi, UE alt görevinde çift görev bilişsel maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az doğru çıkarma yaptı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: FNIRS Kafa Sondası. FNIRS kafa probu, sol ve sağ motor korteks ve sağ prefrontal korteks (PFC) ve sağ arka parietal kortekse (PPC) yerleştirilen 15 LED kaynağı (kırmızı daireler) ve 15 dedektörü (beyaz daire) içeriyordu. Bu, her kanalda oksijenli hemoglobin (HbO) değerlerini veya kaynak ve dedektörün kesişimini hesaplamamızı sağladı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: FNIRS Alımı için Blok Tasarımı. DTS'nin nörogörüntüleme uyumlu versiyonu için LE ve UE alt görevleri blok tasarıma dönüştürüldü. Her iki alt görev de temel hemodinamik aktivite elde etmek için 60 saniyelik oturma dinlenme süresi ile başladı ve sona erdi. Dinlenmeyi, süresi 30 saniye olan 15 randomize blok (5 tek motor durum bloğu, 5 tek bilişsel durum bloğu ve 5 çift görev durumu bloğu) izledi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Tek Konu fNIRS Verileri. Bu, koşul kontrastları kullanılarak tek konu fNIRS verilerinin bir tasviridir. Bu görüntü, LE alt görevinden Çift Görev ve Tek Motor Görevi sırasında oksijenli hemoglobin (HbO) ile karşılaştırır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yazıda, yeni revize edilmiş Çift Görev Ekranı (DTS) için yönetim protokolünü açıkladık. Bu revizyonlar, orijinal DTS15'te tanımlanan sınırlamaları ele almak için tamamlandı ve çift görev bilişsel maliyetlerini test etmek için tek bilişsel koşulların eklenmesini içeriyordu. Ayrıca yürüyüş özelliklerini daha hassas bir şekilde ölçmek için akıllı cihaz tabanlı ivmeölçeti içeriyordu. DTS ile elde edilebilen klinik verilerin türünü gösteren temsili sonuçlara yer verdik. Ayrıca, tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirmek için tasarladığımız nörogörüntür uyumlu Çift Görev Ekranı (DTS) için araştırma protokolünü tanımladık. Seçtiğimiz nörogörüntüleme modalitesi, hareket yapıtlarının etkisini azaltarak brüt motor hareketini barındıran taşınabilir bir fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) cihazıydı18,19. Nörogörüntüleme uyumlu bir versiyon oluşturmak için DTS'yi blok tasarımına dönüştürmemiz gerekiyordu. Blok tasarımı, tek motor, tek bilişsel ve çift görev koşullarının beş tekrarını veya bloğunu gerektiriyordı. Bu, her deneme için eşdeğer zorluklarda yeni bilişsel uyaranların (örneğin, sayılar ve harfler) kullanılmasını gerektiriyordi.
İvmeölçerlerin eklenmesi, revize edilmiş DTS'ye en zorlu ekti, çünkü bu, her iki akıllı cihazda da engel yürüyüşü başlatıldığında tam olarak işaretlememizi gerektiriyordu. Aynı anda, katılımcıların ilk adımından önce akıllı cihazlara/ivmeölçerlere dokunarak hızlandırma verilerinde bir yapı artışı oluşturduk. Ayrıca katılımcıların yürüyüşlerini videoya çektik, böylece videodaki topuk vuruşlarını ivmeölçerler tarafından kaydedilen topuk darbeleriyle eşleştirebiliyorduk.
Bununla birlikte, sorun gidermenin çoğu, DTS'nin nörogörüntüleme uyumlu bir sürümünü oluşturmak için tamamlandı. Karşılaştığımız ilk engel, nörogörüntüleme satın alma yazılımıyla kablosuz olarak arayüzlenebilen uyarıcı sunum yazılımı bulmaktı. Bilgisayar tabanlı görevlerin aksine, katılımcının hangi durumun oluşmak üzere olduğunu görmesine gerek yoktu, ancak araştırmacı talimatları sağlamak için koşulları görmek zorunda kaldı. Ayrıca, bu stimülasyon yazılımı, oluşan koşulları işaretlemek için satın alma yazılımıyla sorunsuz bir şekilde arayüz oluşturmalıydı. Bu, her durumun beş bloğunda nörogörüntleyici verilerin gelecekteki segmentasyonu ve ortalaması için gereklidir. Bir laboratuvar akış katmanı aracılığıyla fNIRS veri toplama yazılımı ile arayüz oluşturan bir teşvik sunum yazılımını başarıyla belirledik. Bu, her iki programı da aynı anda kullanmamızı sağladı. Karşılaştığımız bir sonraki engel, DTS'yi her bloğun en uygun fNIRS veri kalitesi için gerekli olan 30 saniye olduğu bir blok tasarımına değiştirmekti. Ek olarak, beyin perfüzyonu23'te bilinen özneler arası değişkenlik nedeniyle, özellikle mTBI24'ten sonra, temel beyin perfüzyonunu ölçmek için her alt alanın başına ve sonuna dinlenme süreleri eklememiz gerekiyordu. Ayrıca, katılımcıların beyin aktivitesinin taban çizgisine geri dönmesini sağlamak için bloklar arasına 6-10 s geçiş dönemleri eklememiz gerekiyordu. Son olarak, bilişsel görevler için, uygulama etkilerini azaltmak ve sinirsel alışkanlıktan kaçınmak için blok sırasını ve karşı denge harf ve sayı uyaranlarını rastgele hale koymamız gerektiğini belirledik. 30 s blok tasarımına değiştirmek için en zorlu görev LE alt görevindeki engel yürüyüşüydü. Değişiklik yapmadan önce, bu 18 m'lik bir engel yürüyüşüydü ve süre katılımcıların tamamlaması için geçen süreydi. 18 m'lik yürüyüşü 30 saniyelik bir blok olarak değiştirmek için katılımcılardan zaman çağrılana kadar iki engelle (üç yerine) 15 m'lik bir yürüyüşü tekrarlamalarını istedik. 30 s bloğun sonunda, katılımcının durduğu zemine geçici bir işaret (yapışkan notlar) yerleştirdik. Bu, yürüme mesafesini hassas bir şekilde ölçmemize ve yürüyüş hızını m / s olarak hesaplamamıza izin verildi. Son olarak, uyaran sunum yazılımında, her blok için 30 s zamanlayıcı bir video ekledik, böylece araştırmacı nörogörüntileme yazılımını ve her bloğun süresini bir dizüstü bilgisayarda aynı anda görselleştirebilir ve her bloğun başlangıcı ve sonu için katılımcıya sözlü ipuçları (örneğin "başlat" ve "dur") sağlayabilir.
Temsili sonuçlarda, aşağıdaki yürüyüş özelliklerinin LE alt görevinde çift görev motoru maliyeti gösterdiğini gördük: yürüyüş hızı, ortalama adım süresi ve adım süresinde değişkenlik. Buna karşılık, toplam adımlar ve ortalama adım uzunluğu çift görev motoru maliyeti göstermiyordu, çünkü üç katılımcıdan ikisi bu metriklerde herhangi bir değişiklik göstermedi. Bu, bu ölçümlerin veya ivmeölçerlerin bir sınırlamasını temsil edebilir. Ayrıca, örnek boyutuna bakılmaksızın katılımcıların% 100'ünde çift görev motoru maliyeti görmeyi ummuş olmamıza rağmen, yalnızca üç katılımcının temsili verilerinin dahil edilmesi sonucu da olabilir. Akıllı cihazlardan gelen topuk vuruşu verileri ayrıntılı ve kesin veriler sağlasa da, şu anda önemli bir sınırlama, bu verileri işlemek ve yorumlamak için gereken zaman ve uzmanlık miktarıdır (1,25 saate kadar/katılımcı). İdeal olarak, bu işleme ve yorumlamanın 10 dakikadan az zaman almasını ve önceden çok az veya hiç eğitim gerektirmelerini istiyoruz. Bu işlemi kolaylaştırmak için bir uygulama geliştirmemiz gerekiyor. Ek olarak, temsili sporcularda tutarlı çift görev motoru maliyetleri gözlemlememize rağmen, bir katılımcının LE alt görevinde çift görev bilişsel maliyeti göstermediğini ve farklı bir katılımcının UE alt görevinde çift görev bilişsel maliyeti göstermediğini gördük. Tercihen, yöntem tüm katılımcılardaki her iki alt görevde de (örnek boyutundan bağımsız olarak) çift görev bilişsel maliyeti ortaya çıkarır ve bu da daha zorlu bilişsel görevlere ihtiyaç olduğunu gösterebilir. Alternatif olarak, bu bulgu bilişsel yeteneklerin ikili görev müdahalesine daha az duyarlı olduğunu ve motor performanstaki çift görev pertürbasyonlarına odaklanmamız gerektiğini gösterebilir.
Çalışmanın ilk amacı, mTBI'nin değerlendirmesini ve tedavisini geliştirebilecek pratik, hassas bir araç geliştirmekti. Geçmiş çalışmalarda kullanılan çift görev paradigmalarının çoğunun aksine14Orijinal DTS ve revize edilmiş DTS taşınabilir, ucuz ekipman kullanır ve çoğu koşulun önceden eğitim alınmadan puanlanılması kolaydır. Ek olarak, üst ekstremite fonksiyonunun, özellikle el-göz koordinasyonunun yeni bir değerlendirmesını dahil ettik, önceki çalışmalar sadece alt ekstremite veya alt ekstremite yeteneklerine odaklandı11,12,13,14. Bu nedenle, yöntem, çok çeşitli rekabetçi sporcular için çeşitli ortamlarda (örneğin rehabilitasyon merkezleri, doktor ofisleri, spor salonları ve atletik eğitim odaları) uygulanabileceğinden, mTBI değerlendirme protokollerine katkıda bulunmak için önemli bir potansiyele sahiptir. Sonuç olarak, DTS'nin spor kaynaklı mTBI'nin etkilerine duyarlı olduğunu belirlememiz gerekir, ancak şimdiye kadar attığımız adımlar, DTS yönetim protokolünün yüksek performanslı sporcularda ikili görev efektleri yaratmanın pratik bir yolu olduğunu göstermektedir.
Bugüne kadar, mTBI değerlendirmesi, test yeniden test güvenilirliği zayıf olan, temel testlere dayanan veya yüksek performanslı sporcular için yeterince zorlu olmayan kendi kendine bildirilen semptomlar ve objektif önlemlerle sınırlıdır7,8,9. DTS, hem alt hem de üst ekstremite performansını değerlendiren zorlu görevler içerir. Şu anda, DTS'nin mTBI'den gelen etkilere duyarlı olduğunu tespit etmedik, ancak bu verileri toplama sürecindeyiz. Ek olarak, yeni oluşturulan nörogörüntüleme uyumlu DTS'yi kullanarak sağlıklı sporcularda ve spor kaynaklı mTBI'ye sahip olanlarda tek ve çift görev davranışının sinirsel temellerini daha iyi anlamaya çalışıyoruz. Bu anlayış, DTS gibi değerlendirme yöntemlerini daha da iyileştirmemize ve optimal tedavi paradigmaları hakkında fikir vermemize yardımcı olacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak çıkar çatışmaları yoktur.
Acknowledgments
Accelerometry veri analizine yardımcı olan Colorado Eyalet Üniversitesi onur öğrencisi Bayan Isabelle Booth'a teşekkür ederiz. Ayrıca, yazar J.S.'ye verilen NIH K12 HD055931 ve K01 HD096047-02'den gelen finansmanı da kabul etmek istiyoruz.
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 |
References
- Gardner, R. C., Yaffe, K. Epidemiology of mild traumatic brain injury and neurodegenerative disease. Molecular and Cellular Neuroscience. 66, Pt B 75-80 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Jasper, H. Report of the committee on methods of clinical examination in electroencephalography: 1957. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 10 (2), 370-375 (1958).
- 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).
- 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).
- 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).
- Baker, W. B., et al. Modified Beer-Lambert law for blood flow. Biomedical Optics Express. 5 (11), 4053-4075 (2014).
- 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).
- Aguirre, G. K., Zarahn, E., D'Esposito, M. The variability of human, BOLD hemodynamic responses. Neuroimage. 8 (4), 360-369 (1998).
- 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).
