Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Dual-task stroop paradigme til påvisning af kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfælde patienter

Published: December 16, 2022 doi: 10.3791/63991
Automatic Translation
1,2, 3,4,5, 3,4,6, 3,4, 3,4, 3,4, 3,4, 3,4, 7, 3,4, 1, 8, 3,4,9, 10
1Department of Neurology and Psychology, the Fourth Clinical Medical College, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen Traditional Chinese Medicine Hospital, 2Guangzhou University of Chinese Medicine, 3Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 4Department of Rehabilitation Medicine, Guangzhou Medical University, 5Key Laboratory of Biological Targeting Diagnosis, Therapy and Rehabilitation of Guangdong Higher Education Institutes, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 6School of Traditional Chinese Medicine, Jinan University, 7Health College of Guangdong Pharmaceutical University, 8Department of Clinical Medicine, Guangzhou Medical University, 9Department of Rehabilitation Medicine, Panzhihua Central Hospital, 10Department of Neurology and Psychology, the Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine

Summary

Kliniske vurderingsskalaer er ikke følsomme nok over for kognitiv dysfunktion hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Dual-task paradigmet præsenterer fordele og potentiale i vurdering og kognitiv træning af kognitiv dysfunktion. Undersøgelsen her foreslår et dual-task Stroop-paradigme til at identificere kognitiv dysfunktion hos højtfungerende slagtilfældepatienter.

Abstract

Generelle kliniske kognitive vurderingsskalaer er ikke følsomme nok over for kognitiv svækkelse hos højt fungerende apopleksipatienter. Dual-task vurderingen har fordele til at identificere kognitive underskud hos højt fungerende apopleksipatienter og er gradvist blevet anvendt i klinisk vurdering og kognitiv træning. Desuden har Stroop-paradigmet højere følsomhed og specificitet for opmærksomhedsvurdering end konventionelle kliniske kognitive vurderingsskalaer. Derfor præsenterer denne undersøgelse dual-task-vurderingen baseret på Stroop-paradigmet for at identificere kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Denne undersøgelse demonstrerer en enkelt- og dobbeltopgaveevaluering baseret på Stroop-paradigmet og bekræfter dets gennemførlighed gennem case-eksperimenter og synkroniseret funktionel nær-infrarød spektroskopievaluering. Stroop-reaktionstiden og den korrekte hastighed bruges som hovedindikatorer til at evaluere forsøgspersonernes kognitive niveau. Denne undersøgelsesprotokol har til formål at give nye ideer til at finde ud af lofteffekten i generel klinisk vurderingsfejl for højt fungerende slagtilfældepatienter.

Introduction

Slagtilfælde er den førende årsag til handicap hos mennesker1 og kan forårsage varierende grader af motoriske, kognitive, følelsesmæssige og andre funktionelle underskud2. Nogle slagtilfældepatienter med bedre prognose og kun små funktionsfejl viser større funktionel autonomi i daglige aktiviteter, men den funktionelle tilstand af deres handicap er muligvis ikke tilstrækkelig til at understøtte deres tilbagevenden til arbejde eller tidligere aktiviteter. Disse patienter betegnes som højtfungerende apopleksipatienter 3,4. På grund af deres mindre funktionelle underskud er det svært at identificere deres dysfunktioner, især med hensyn til kognitive funktioner, gennem den generelle vurdering af funktionsskalaer, såsom Montreal kognitiv vurdering (MoCA)5 og klinisk demensvurdering (CDR)6, som har en lofteffekt og dårlig følsomhed til at identificere milde funktionelle defekter hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Derfor er det nødvendigt at udvikle objektive og enkle metoder til at identificere kognitiv dysfunktion hos højtfungerende slagtilfældepatienter.

I de senere år er fordelene ved dual-task-paradigmet inden for evaluering og uddannelse gradvist blevet værdsat 7,8. For eksempel kan patienter udføre normalt på simple kognitive enkeltopgaver (f.eks. beregning), men vise varierende grader af kognitiv tilbagegang, når yderligere opgaver tilføjes 9,10 (f.eks. gå mens du tæller). Manaf et al. fandt, at slagtilfældepatienter ofte bruger kompenserende strategier, når de udfører kognitiv motoriske dobbeltopgaver, såsom at opretholde stabilitet ved at ofre kognitiv opgaveudførelse11. Derfor kan dual-task vurderingen have fordele til at identificere kognitive underskud hos patienter med højt fungerende slagtilfælde. På den ene side er indholdet af dobbeltopgavevurderingen tættere på dagligdagen end en enkelt opgave, såsom at gå, mens man observerer det omgivende miljø eller taler og kalder. I tidligere undersøgelser blev opgaven med at gå + navngivning og gå + krydse forhindringer designet til at simulere gang i virkelige miljøer12.

På den anden side har den udøvende evne i dobbeltopgaver et tæt forhold til delt opmærksomhed (tilhører kategorien avanceret kognitiv funktion)13. Opdelt opmærksomhed er evnen til at håndtere flere opgaver samtidigt og tildele opmærksomhed til to eller flere opgaver14. Denne kognitive færdighed er af stor betydning for at forbedre effektiviteten af daglige aktiviteter. Derfor kan resultaterne af dual-task-vurderingen bruges til at afspejle den enkeltes delte opmærksomhed. Normalt kan folk håndtere to eller flere enkle opgaver samtidigt i deres daglige liv og forstyrres ikke. Men når hjernefunktionen er nedsat, kan der være mere dobbeltopgaveinterferens, når man står over for enkle dobbeltopgaver; Det vil sige, at når der udføres dobbeltopgaver, kan den reducerede delte opmærksomhed sandsynligvis medføre, at udførelsen af en eller to opgaver forringes15. Det konkluderes, at dual-task udførelse er mere tilbøjelige til at være i stand til at opdage avanceret kognitiv funktionsnedsættelse hos patienter med højt fungerende slagtilfælde.

Stroop-paradigmet er et klassisk eksperimentelt paradigme til at studere Stroop-effekten (også kendt som konflikteffekten)16, som har været meget udbredt i opmærksomhedsvurdering i kognitive funktionstest, især inden for opmærksomhedshæmning17. Den klassiske Stroop-effekt refererer til det faktum, at det er svært for enkeltpersoner at reagere hurtigt og præcist på ikke-dominerende stimuli på grund af interferensen af det dominerende respons. Dette resulterer i en længere responstid og lavere responsnøjagtighed for ikke-dominerende stimuli. Forskellen i reaktionstid eller nøjagtighed mellem dominerende og ikke-dominerende reaktioner er Stroop-effekten18. Derfor kræver Stroop høje niveauer af opmærksomhed19. Mindre Stroop-effekter repræsenterer højere opmærksomhedshæmning, mens større Stroop-effekter repræsenterer et fald i opmærksomhedshæmning18.

Stroop-paradigmet kan være mere egnet til vurdering af kognitiv dysfunktion hos patienter med højt fungerende slagtilfælde og har højere følsomhed og specificitet til opmærksomhedsvurdering end den traditionelle kliniske vurderingsskala20. Derfor designede denne undersøgelse en dobbeltopgavevurdering baseret på Stroop-paradigmet for at identificere kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Protokollen omfatter også klinisk vurdering af kognitiv funktion, motorisk funktion i underekstremiteterne og balancefunktion hos patienter med slagtilfælde for at sikre, at patienterne kan gennemføre dual-task-vurderingen. Funktionel nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) blev brugt som et objektivt evalueringsværktøj til hjernefunktion til at detektere aktivering af hjernefunktion hos højtfungerende apopleksipatienter under den dobbelte opgave. Effektiviteten og gennemførligheden af dual-task vurderingsordningen baseret på Stroop-paradigmet blev verificeret ud fra neuroimaging-perspektivet, hvilket giver nye aspekter til klinisk praksis.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dette projekt blev godkendt af Medical Ethics Association of the Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University (nr. KY01-2020-08-06) og er blevet registreret på China Clinical Trial Registration Center (nr. ChiCTR2000036514). Der blev indhentet informeret samtykke fra patienter til at bruge deres data i denne undersøgelse.

1. Ansættelse

  1. Rekruttere slagtilfælde patienter med stabile tilstande som bekræftet ved billeddannelsesundersøgelse-diagnose i overensstemmelse med de diagnostiske kriterier for cerebrovaskulær sygdom i den kinesiske lægeforening Neurology Branch (2005). Vælg patienter med slagtilfælde på Brunnstrom faseIV 21.
  2. Sørg for, at patienterne kan gennemføre grundlæggende daglige aktiviteter uafhængigt. Sørg for, at patienterne er uden åbenlys kognitiv svækkelse og opfylder følgende krav: MoCA i normalområdet; ingen ensidig forsømmelse (Alberts test, antal udeladelser ≤2)22; ingen andre neurologiske sygdomme, såsom sprogfejl; og kan samarbejde med relevante instruktioner for at gennemføre denne undersøgelse.
  3. Sørg for, at forsøgspersonerne deltager frivilligt i testen, og underskriv en informeret samtykkeformular.

2. Klinisk evaluering

  1. Optag emnets oplysninger, herunder navn, køn, fødselsdato, uddannelsesniveau, kropsmasseindeks, sygehistorie og medicinhistorie.
  2. Udfør kognitiv funktionsvurdering.
    1. Udfør MoCA23 på patienter med slagtilfælde ved at stille 11 spørgsmål, der adresserer forsøgspersonernes opmærksomhed og koncentration, udøvende funktion, hukommelse, sprog, visuelle strukturfærdigheder, abstrakt tænkning, computing og orientering.
    2. Den samlede score for MoCA er 30, hvilket er relateret til uddannelsesniveau. Hvis emnet tog mindre end 12 års uddannelse, skal du tilføje et point til den samlede score for MoCA. Overvej en score på 26 og højere som normalt23.
    3. Udfør en CDR24 på slagtilfældepatienterne. Indsaml information under strukturerede interviews med slagtilfældepatienter og deres familier og vurder fagenes evner i seks aspekter: hukommelse, orientering, dømmekraft og problemløsning, arbejde og social interaktion, familieliv og personlig hobby og uafhængig levevis.
    4. Den højest mulige score er 3. Vurder de opnåede scoringer som følger: total score = 0 indikerer ingen demens; samlet score = 0,5 indikerer mistanke om demens; samlet score = 1 indikerer mild kognitiv svækkelse; samlet score = 2 indikerer moderat kognitiv svækkelse; og total score = 3 indikerer alvorlig kognitiv svækkelse24.
    5. Udfør Alberts test for at detektere tilstedeværelsen af ensidig rumlig forsømmelse (USN) hos patienter med slagtilfælde. Bed motivet om at strege alle de linjer, der er placeret i tilfældig retning på et stykke papir.
    6. Præsenter motivet med en serie på 40 sorte linjer, hver ca. 2 cm lange, tilfældigt orienteret på et ark hvidt papir på 11 tommer x 8,6 i størrelse i seks rækker. Vurder tilstedeværelsen eller fraværet af USN baseret på antallet af linjer, der ikke er krydset på hver side af testarket. Hvis nogen linjer ikke krydses, og mere end 70% af disse ikke-krydsede linjer er på samme side som motorunderskuddet, indikerer dette ensidig rumlig forsømmelse.
  3. Udfør vurdering af motorfunktion.
    1. Udfør Fugl-Meyer-vurderingen (FMA) på apopleksipatienterne for at vurdere motorisk funktion, fornemmelse, balance, ledbevægelsesområde og ledsmerter hos patienter med hemiplegi efter slagtilfælde. Motordomænet inkluderer elementer, der vurderer bevægelse, koordination og reflekshandlinger i skulder, albue, underarm, håndled, hånd, hofte, knæ og ankel.
    2. Motorfunktionsscoren varierer fra 0 (hemiplegi) til 100 point (normal motorisk ydeevne), opdelt i 66 point for de øvre ekstremiteter og 34 point for underekstremiteterne. Vurder scoren som følger: 0-49 point angiver alvorlig motorisk svækkelse; 50-84 point angiver markant motorisk svækkelse; 85-95 point indikerer moderat motorisk svækkelse; og 96-99 point indikerer let motorisk svækkelse.
  4. Udfør balancefunktionsvurdering.
    1. Udfør Berg-balanceskalaen (BBS)27 på slagtilfældepatienten med i alt 14 elementer fra let til vanskeligt, herunder siddebalance, stående balance, kropsoverførsel, drejning og enkeltbensstående.
    2. Vurderer scorerne som følger: den højeste score på skalaen er 56; en samlet score på <40 point tyder på en risiko for at falde; 0-20 point scoret indikerer dårlig balancefunktion, og at en kørestol er påkrævet; 21-40 point scoret tyder på, at motivet har en vis balancefunktion og har brug for at gå med hjælp; 41-56 point scoret antyder god balancefunktion, og at motivet kan gå uafhængigt28.
  5. Udfør vurdering af risiko for fald.
    1. Udfør timet op og gå test (TUGT)29 på slagtilfælde patienter. Bed motivet om at rejse sig fra stolen, gå i 3 m, drej deres krop, vend derefter tilbage og sæt dig i stolen i en behagelig hastighed for at sikre sikkerheden. Bed samtidig bedømmeren om at time hele processen fra udstedelse af afgangsordren til at sidde i formandsstolen.
    2. Vurder det opnåede resultat som følger: Hvis den samlede tid for emnet til at gennemføre TUGT ≥14 s, indikerer det, at emnet har risiko for at falde29.

3. Stroop opgave evalueringer

  1. Udfør evalueringen af Stroop-enkeltopgaven (kun Stroop-opgave; Figur 1).
    1. Bed patienten om at sidde i en stabil stol.
    2. Kør den kommercielle stimuluspræsentationssoftware, og vælg kongruenstestforsøgene. Lav en ny profil til patienten. Vælg kongruenstestforsøgene for Stroop-opgaven, og gentag tre forsøg.
      1. Udfør følgende eksperimentelle paradigme. Design eksperimentet med en patientens hviletid på 10 s, og bed derefter patienten om at udføre en kognitiv test med en frekvens på 6 s i i alt tre forsøg, hvor hvert forsøg har en 60 s stimulus + 60 s hvile.
      2. Indstil eksperimentets samlede varighed til 370 s (den specifikke proces er vist i figur 1). I hvilestadiet skal du bede patienten om at slappe af. Når eksperimentet er i stimuleringsfasen, skal du bede patienten om at udføre den opmærksomhedsrelaterede test, fuldføre opgaven i 6 s og fuldføre den 10x i 60 s.
    3. Bed patienterne om at følge instruktionerne for de to testforsøg som beskrevet nedenfor.
      1. Vælg kongruenstestforsøgene. Klik på pileknappen til venstre (←) så hurtigt som muligt, når Equation 1 den vises til venstre for firkanten. Klik på pileknappen til højre (→) så hurtigt som muligt, når Equation 2 den vises til højre for firkanten.
      2. Vælg inkongruenstestforsøgene, som deler samme trin som kongruenstestforsøgene. Klik på pileknappen til venstre (←) så hurtigt som muligt, når Equation 2 den vises til venstre for firkanten, ignorer betydningen af tegnet og fokuserer på dets position.
      3. Klik på pileknappen til højre (→) så hurtigt som muligt, når Equation 1 den vises til højre for firkanten, ignorerer betydningen af tegnet og fokuserer på dets position. Afslut opgaven, gem dataene, og eksporter dataene til en selvoprettet database.
  2. Udfør Stroop-dobbeltopgaveevalueringen (Stroop-opgave + balancekontrol).
    1. Bed patienten om at sidde på en balancebold, hvor terapeuten er ansvarlig for patientens beskyttelse. Lad patienten fuldføre Stroop eksperimentelle paradigme med ovenstående trin (trin 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Når eksperimentet er i et hvilestadium, skal du bede patienten om at holde balancen og slappe af på balancebolden så meget som muligt. Når eksperimentet er i stimuleringstilstand, skal du bede patienten om at udføre den opmærksomhedsrelaterede test, samtidig med at balancen på balancebolden opretholdes så meget som muligt.

4. evaluering af fNIRS

  1. Placer 10 lyskilder og 12 modtagere på fNIRS-testhætten for at svare til denne undersøgelses fire interesseområder (ROI'er), som inkluderer venstre præfrontale cortex (LPFC), højre præfrontale cortex (RPFC), venstre promotor cortex (LPMC) og højre promotor cortex (RPMC).
  2. Forberedelse af emnet
    1. Informer emnerne om det eksperimentelle formål og observer patienterne.
    2. Sørg for Cz-stedet øverst på testhætten, det fjerde punkt fra panden til occipitallappen på midterlinjen af den fulde hætte. Sørg for, at midtpunktet af forbindelsen ligger mellem næseroden til den nedre kant af den occipitale fremspring, skæringspunktet for forbindelsen fra næseroden til den occipitale fremspring eller forbindelsen mellem den overlegne aurikulære fossa i begge ører (cymba conchae).
    3. Placer hætten på motivets hoved, og juster hættens position, så Cz-punktet på motivets hoved falder sammen med Cz-punktet på hætten. Stram slipset på begge sider af hætten og lad motivets ører gennembore gennem mellemrummet; Forsiden af hætten er naturligt fastgjort til panden, og ryggen er naturligt fastgjort til nakken.
  3. Erhvervelse og præ-erhvervelse
    1. Åbn softwaren, vælg forsøgspersonen, og indtast patienternes grundlæggende oplysninger. Indstil samplingfrekvensen til 11 Hz.
    2. Klik på knappen Forhåndsanskaffelse for at starte forhåndsanskaffelsen og kalibrere testsignalet. I henhold til signalintensiteten af hvert punkt, der vises af den funktionelle nær-infrarøde spektroskopi, skal du justere de svage signalpunkter ved at flytte hætten eller yderligere udsætte hovedbunden. Når signalintensiteten for hvert punkt, der indsamles af hætten, har tendens til at være stabil, skal du stoppe forudindsamling og klikke på den automatiske forstærkningsknap. Klik på knappen Start for at indsamle signalet.
      BEMÆRK: Sørg for signalkvaliteten ved erhvervelse og præ-erhvervelse som følger. Den oprindelige lysintensitetssignalkurve skal være stabil ledsaget af et udsving i hjerterytmesignalet på 1-2 Hz, og værdien skal opfylde den rimelige tærskel, der er fastsat af udstyret. Signalets intensitet kan angives med farve, hvor en grå skærmsignalintensitet er lav, gul er god, grøn er fremragende, og rød er for stærk.
  4. Udfør Stroop-evaluering af en enkelt opgave synkroniseret med fNIRS. Udfør derefter Stroop-dobbeltopgaveevaluering synkroniseret med fNIRS.

5. Databehandling og -analyse

  1. Behandle generel information og kliniske evalueringsdata for patienterne.
  2. Analysér de nær-infrarøde data ved hjælp af NirSpark-softwarepakken i MATLAB.
    1. Udfør data før behandling.
      1. Klik på knappen Ekskluder for at fjerne det tidsinterval, der ikke er relateret til eksperimentet. Klik på knappen Bevægelse for at fjerne bevægelsesartefakter forårsaget af fysiologiske aktiviteter som vejrtrækning, hjerteslag, puls osv. og ufrivillige aktiviteter som at blinke, synke osv., Og konverter lysintensitetssignalet til et optisk densitetssignal.
      2. Klik på knappen Filter for at vælge båndpasfilteret (0,01-0,2 Hz) for at fjerne fysiologisk og instrumentel støj. Klik på knappen Hemo for at beregne de relative ændringer af oxyhemoglobin (HbO2) og deoxyhemoglobin (HbR) i henhold til den modificerede Beer-Lambert-lov og konvertere det optiske densitetssignal til iltkoncentrationssignalet i blodet.
        BEMÆRK: HbO 2 er mere følsom over for ændringer mellem betingelser end HbR, så efterfølgende analyse bruger kun HbO2-data i denne undersøgelsesprotokol.
    2. Generel lineær model (GLM) bygning
      1. Vælg HbO2 i Hemo Type som analysedata. Klik på knappen Specifikation for at tage sekunder som tidsenhed, og vælg standardtypen HRF som basisfunktion. Fjern derefter hviletrinnet for at etablere GLM-designmatrixen og vælg stimulustrinnet i opgaven i henhold til det eksperimentelle design.
      2. Klik på knappen Estimering for at tilpasse den etablerede designmatrix med de indsamlede data. Klik på knappen Vis for at tjekke den beregnede β værdi.
        BEMÆRK: GLM er en lineær kombination af observerede hæmodynamiske signaler (afhængig variabel) som interessante regressioner (opgavevariabel), overflødige kovariater (såsom overfladestøj målt i kortrækkende kanaler) og fejltermer.
    3. Beregn β værdi som følger. Beregn eksperimentelle data i ROI'erne ved hjælp af den etablerede lineære korrelationsmodel. Få GLM-parametrene for den krævede kanal og udled den β værdi af hjerneaktivering under hver eksperimentel tilstand (dvs. vægtkoefficienten i den lineære model) til analyse.
  3. Kør den kommercielle stimuluspræsentationssoftware for at eksportere præstationsdataene for kognitive opgaver i Stroop-opgaven og opnå nøjagtighed (ACC) og reaktionstid (RT) til endelig dataanalyse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Denne undersøgelse præsenterer resultater fra en velfungerende slagtilfældepatient, som var en 71-årig mand, der led af iskæmisk slagtilfælde med venstre hemiplegi for 2 år siden. Den magnetiske resonansbilleddannelse (MRI) præsenterede bilateralt kronisk infarkt fra de basale ganglier til den udstrålende krone. Han var i stand til at gå og leve uafhængigt i samfundet, men var ikke tilfreds med sin kognitive bedring. De funktionelle vurderinger var imidlertid alle inden for det normale område: FMA = 100, BBS = 56/56, TUGT = 6, MoCA = 26/30, CDR = 0,5, Alberts test = 0. Desuden rekrutterede vi også en ung kvindelig sund forsøgsperson som kontrol. Forsøgspersonernes oplysninger fremgår af tabel 1.

Resultaterne af enkelt/dual-task-vurderingen baseret på Stroop-paradigmet viste, at RT for kongruenstestforsøgene hos højtfungerende apopleksipatienter, der udførte Stroop-testen med en enkelt opgave, var kortere end for inkongruenstestforsøgene, og ACC var sammenlignelig med inkongruenstestforsøgene (RT-kongruens = 547,62 ms,RT-inkongruens = 565,07 ms; ACC-kongruens =ACC-inkongruens = 100%). Ved udførelse af dual-task kongruenstestforsøg var RT for højt fungerende slagtilfældepatienter højere end for raske unge forsøgspersoner, og deres ACC var også relativt lavere (RT-slagtilfælde = 587,03 ms,RT-sundhed = 363,07 ms; ACC slagtilfælde = 93,33%, ACC sundhed = 100%), og forskellen i inkongruenstestforsøgene var større end i kongruenstestforsøgene (RT-slagtilfælde = 613,03 ms, RT sundhed = 384,67 ms; ACCslagtilfælde = 90%, ACCsundhed = 100%; Tabel 2).

Resultaterne for hjernefunktion viste, at den β værdi af ROI'er hos slagtilfældepatienten var lavere end hos den raske unge forsøgsperson under processen med at udføre dobbeltopgaver (RDLPFC:β slagtilfælde = -0,006, βsundhed = 0,1366; LDPFC: βslagtilfælde = -0,0196, βsundhed = 0,0976). Resten af hjerneområderne er vist i figur 2 og figur 3.

Figure 1
Figur 1: Stroop-paradigmet med en enkelt / dobbelt opgave og fNIRS-designet . (A) Kongruenstestforsøg. B) Forsøg med inkongruenstest. (C) Tidslinjediagrammet for Stroop-paradigmet med en enkelt / dobbelt opgave. Forkortelser:ms = millisekund; s = sekund; Equation 1 = venstre; Equation 2 = højre. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: De β værdier i ROI'er for Stroop-effekten med dobbelt opgave. De β værdier af ROI'er hos apopleksipatienten var lavere end for den raske unge forsøgsperson under dual-task Stroop. Forkortelser: ROI'er = regioner af interesse; RDLPFC = højre dorsolateral præfrontale cortex; LDPFC = venstre dorsolateral præfrontale cortex; RPMC = højre promotor cortex; LPMC = venstre promotor cortex; RSM1 = højre primær sensorisk-motorisk cortex 1; RPMC = højre primære sensorisk-motoriske cortex. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Iltkoncentration i blodet i hjerneområder hos apopleksipatienten og raske unge forsøgspersoner under dual-task Stroop-effekten. (A) Iltkoncentration i blodet i hjerneområder hos apopleksipatienten under dual-task Stroop-effekten. (B) Iltkoncentration i blodet i hjerneområder hos raske unge forsøgspersoner under dual-task Stroop-effekten. De β værdier er angivet med farvebjælker. Resultaterne af hjernefunktionen viste, at den β værdi af ROI'er hos apopleksipatienten var lavere end hos den raske unge forsøgsperson under dual-task performance. Forkortelser: R-DLPFC = højre dorsolateral præfrontale cortex; L-DLPFC = venstre dorsolateral præfrontale cortex; R-PMC = højre promotor cortex; L-PMC = venstre promotor cortex; R-SMI = højre primære sensorisk-motoriske cortex; R-PMC = højre primære sensorisk-motoriske cortex. Klik her for at se en større version af denne figur.

Karakteristika Sundt ungt emne Stroke patient
Alder (år) 21 71
Køn kvindelig mandlig
BMI (kg/m2) 22.27 23.81
Kognitiv vurdering
Montreal kognitiv vurdering (MoCA) 30/30 26/30
Klinisk demensvurdering (CDR) 0 0.5
Alberts test 0 0
Motor- og balancevurdering
Brunnström etape NT V-etape
Fugl-Meyer Vurdering (FMA) 100 100
Berg-vægtskalaen (BBS) 56/56 52/56
Timet op og gå test (TUGT) (er) 6 11
Forkortelser: BMI, Body Mass Index; kg/m2, kilogram pr. kvadratmeter; NT, Kan ikke testes; s, anden.

Tabel 1: Baseline information og karakteristika for den raske unge forsøgsperson og apopleksipatienten.

Kongruens test forsøg Inkongruens test forsøg
ACC RT(ms) ACC RT(ms)
Slagtilfælde patienten 93.33% 587.03 90% 613.03
Det sunde unge emne 100% 363.07 100% 384.67
Forkortelser: ACC, nøjagtighed; RT, reaktionstid; MS, millisekund.

Tabel 2: ACC og RT for den raske unge forsøgsperson og apopleksipatienten i den dobbelte opgave. Forkortelser: ACC = nøjagtighed; RT = reaktionstid; ms = millisekund.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I vores undersøgelse viste resultaterne af de rutinemæssige kliniske kognitive vurderingsskalaer for den højtfungerende apopleksipatient ingen signifikante kognitive underskud. Disse vurderingsskalaer kan dog vise en lofteffekt og være mindre følsomme for at identificere de milde kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Derfor valgte denne protokol yderligere ACC og RT i dual-task vurdering baseret på Stroop-paradigmet som vigtige indikatorer til at identificere de kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter. Resultaterne viste, at når den højtfungerende apopleksipatient udførte dual-task Stroop-paradigmet, var deres RT signifikant længere end for det raske unge emne, ACC var også relativt lavere, og forskellen i inkongruenstestforsøgene var større end i kongruenstestforsøgene. Desuden brugte undersøgelsen også fNIRS til at detektere forsøgspersonernes omfang af hjerneaktivering i kognitive regioner under udførelsen af den enkelte/dobbelte opgave i realtid for at verificere ordningens gennemførlighed. Dataene viser, at den β værdi af ROI'er hos den højtfungerende slagtilfældepatient var lavere end hos den raske forsøgsperson.

Denne undersøgelsesprotokol designede Stroop-paradigmet kombineret med bevægelseskontrol og de motorfunktionelle vurderingsskalamoduler i de rutinemæssige kliniske skalaer, herunder FMA, BBS og TUGT. Blandt dem blev FMA brugt til at vurdere forsøgspersonernes motoriske funktion i underekstremiteterne, BBS blev brugt til at vurdere balancefunktionen, og TUGT blev brugt til at vurdere risikoen for at falde. Vurderingsresultaterne var alle inden for det normale område for motorisk funktion. Vurderingsresultaterne af de rutinemæssige kliniske skalaer viste, at apopleksipatienten, der var inkluderet i undersøgelsen, var en højtfungerende slagtilfældepatient. På den anden side sikrede det også, at det inkluderede emne var i stand til at fuldføre den motoriske opgave i eksperimentet. Derudover omfattede de kognitive funktionsvurderingsskalamoduler i de rutinemæssige kliniske skalaer MoCA, CDR og Alberts test. Blandt dem blev MoCA og CDR brugt til at vurdere kognitionsniveauet, og Alberts test blev brugt til at vurdere, om emnet led af ensidig rumlig forsømmelse. I betragtning af at vurderingsskalaerne for klinisk kognitiv funktion er semikvantitative og har en lofteffekt, og at der mangler følsomhed i vurderingen af patienter med mild kognitiv dysfunktion, hvilket medfører visse begrænsninger i evalueringen af kliniske skalaer for højtfungerende slagtilfældepatienter, skal der findes en overlegen tilgang til at løse dette problem. Desuden anvendte undersøgelsesprotokollen ACC og RT i Stroop-paradigmet som objektive indikatorer for at forbedre følsomheden af vurderingsresultaterne.

Ifølge de repræsentative resultater, når den højtfungerende slagtilfældepatient udførte Stroop-paradigmet med en enkelt opgave, var RT for kongruenstestforsøgene kortere end for inkongruenstestforsøgene, og ACC var sammenlignelig mellem de to testforsøg. Under enkeltopgaveparadigmet var den højtfungerende slagtilfældepatient i stand til at gennemføre Stroop-testen godt og viste ingen åbenlyse kognitive underskud. Men når den højtfungerende slagtilfældepatient udførte dual-task Stroop-paradigmet, var RT signifikant højere end for det raske unge emne, og ACC for den højtfungerende slagtilfældepatient var lavere. Desuden var forskellen i inkongruenstestforsøget mere signifikant end i kongruensteststudiet. Under dual-task paradigmet havde den højtfungerende slagtilfældepatient en svækket evne til at udføre begge opgaver samtidigt på grund af hans potentielle kognitive underskud. Patienten bruger ofte kompenserende strategier (dvs. for at opretholde stabilitet ved at ofre kognitiv opgaveudførelse), som udsætter de kognitive underskud i form af relativt dårlig opgaveudførelse. I inkongruenstestforsøgene steg sværhedsgraden af de kognitive opgaver, hvilket gjorde forskellen i ydeevne mellem den højtfungerende apopleksipatient og den raske unge forsøgsperson mere signifikant og lettere afslørede de kognitive underskud hos den højtfungerende apopleksipatient. Derfor foreslår denne undersøgelse en dual-task vurderingsmetode baseret på Stroop-paradigmet for at identificere kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter.

Derudover brugte undersøgelsen også fNIRS-teknikken til at verificere gennemførligheden af denne protokol. I et casestudie blev fNIRS brugt til at overvåge forsøgspersonernes hjerneaktivering i kognitive regioner i realtid i enkelt/dual-task perioder, og seks ROI'er fra kognitive områder blev udvalgt til at beregne β værdi30. Resultaterne af casestudiet viste, at den β værdi af ROI'er hos slagtilfældepatienten var lavere end hos den raske forsøgsperson. I processen med at udføre den dobbelte opgave brugte det sunde emne hjerneressourcer til at fuldføre den kognitive opgave og motoriske opgave samtidigt ved at aktivere flere hjerneområder; Når den højtfungerende apopleksipatient udførte den dobbelte opgave, var tilstrækkelige hjerneområder ikke aktive på grund af delvis skade på hjernefunktionen. Derfor blev der ikke genereret nok hjerneressourcer til at opfylde kravene til at udføre de kognitive og motoriske opgaver på samme tid, hvilket gjorde præstationen lavere end den raske forsøgsperson. Ifølge resultaterne af fNIRS-overvågning var graden af hjerneaktivering hos den højtfungerende slagtilfældepatient faktisk mindre end hos den raske forsøgsperson, hvilket bekræftede muligheden for at anvende dual-task Stroop-paradigmet til at identificere kognitive underskud hos højtfungerende slagtilfældepatienter.

Selvom antallet af inkluderede forsøgspersoner er begrænset i denne undersøgelse, viste et tidligere casestudie af Zlatko Matjačić et al.31 , at forstyrrelsesbalancetræning ved hjælp af en robot kan være en gennemførlig metode, og dette fund illustrerer effektiviteten af casestudiet vist her. Desuden viser denne undersøgelse hele processen med det eksperimentelle design og demonstrerer gennemførligheden af denne protokol ved hjælp af resultaterne af en casestudie. Før forsøget skal forsøgspersoner forstå reglerne og udføre processerne i Stroop-testen tilstrækkeligt. Derudover bør en til to prætest udføres af forsøgspersoner før det formelle eksperiment for at gøre glatte fremskridt og forbedre nøjagtigheden af dataene. Desuden skal sikkerheden for den højtfungerende slagpatient sikres hele tiden på balancebolden under dual-task Stroop-paradigmet, så man skal sikre, at der er en professionel medarbejder, der har ansvaret for forsøgspersonernes sikkerhed.

Denne protokol har nogle begrænsninger. For det første har denne undersøgelse til formål at demonstrere en dual-task vurderingsmetode, der kan identificere kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfældepatienter. De repræsentative resultater præsenterer kun ét vurderingsresultater. For det andet tager denne protokol kun balance-kognitiv opgave som dual-task-paradigmet og viser ikke en række dual-task-vurderingsordninger. Der vil være behov for fremtidige undersøgelser for at supplere dette.

Denne undersøgelse foreslår dual-task Stroop-paradigmet, som kan bruges til at identificere kognitive underskud hos højtfungerende slagtilfældepatienter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra National Natural Science Foundation of China (nr. 81804004, 81902281), China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2018M643207), Shenzhen Municipal Health Commission Project (nr. SZBC2018005), Shenzhen Science and Technology Project (nr. JCYJ20160428174825490), det generelle vejledningsprogram for Guangzhou kommunale sundheds- og familieplanlægning (nr. 20211A010079, 20211A011106), Guangzhou og University Foundation (nr. 202102010100), Guangzhou Medical University Foundation (nr. PX-66221494), nøglelaboratorium for Guangdong Higher Education Institutes [tilskudsnummer: 2021KSYS009] og Guangdong-provinsens undervisningsministerium [tilskudsnummer: 2021ZDZX2063].

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Balance Ball Shanghai Fanglian Industrial Co, China PVC-KXZ-EVA01-2015 NA
E-Prime 3.0 Psychology softwares Tools commercial stimulus presentation software
fNIRS Hui Chuang, China NirSmart-500 NA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dichgans, M., Pulit, S. L., Rosand, J. Stroke genetics: Discovery, biology, and clinical applications. The Lancet. Neurology. 18 (6), 587-599 (2019).
  2. Chen, G., Leak, R. K., Sun, Q., Zhang, J. H., Chen, J. Neurobiology of stroke: Research progress and perspectives. Progress In Neurobiology. 163-164, 1-4 (2018).
  3. Maratos, M., Huynh, L., Tan, J., Lui, J., Jarus, T. Picture this: Exploring the lived experience of high-functioning stroke survivors using photovoice. Qualitative Health Research. 26 (8), 1055-1066 (2016).
  4. Platz, T., Prass, K., Denzler, P., Bock, S., Mauritz, K. H. Testing a motor performance series and a kinematic motion analysis as measures of performance in high-functioning stroke patients: reliability, validity, and responsiveness to therapeutic intervention. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 80 (3), 270-277 (1999).
  5. Trzepacz, P. T., Hochstetler, H., Wang, S., Walker, B., Saykin, A. J. Relationship between the Montreal Cognitive Assessment and Mini-mental State Examination for assessment of mild cognitive impairment in older adults. BMC Geriatrics. 15, 107 (2015).
  6. McDougall, F., et al. Psychometric properties of the Clinical Dementia Rating - Sum of boxes and other cognitive and functional outcomes in a prodromal Alzheimer's disease population. The Journal of Prevention of Alzheimer's Disease. 8 (2), 151-160 (2021).
  7. McHorney, C. A., Tarlov, A. R. Individual-patient monitoring in clinical practice: Are available health status surveys adequate. Quality of Life Research. 4 (4), 293-307 (1995).
  8. Silsupadol, P., et al. Effects of single-task versus dual-task training on balance performance in older adults: a double-blind, randomized controlled trial. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (3), 381-387 (2009).
  9. Feld, J. A., et al. Relationship between dual-task gait speed and walking activity poststroke. Stroke. 49 (5), 1296-1298 (2018).
  10. Liu, Y. -C., Yang, Y. -R., Tsai, Y. -A., Wang, R. -Y. Cognitive and motor dual task gait training improve dual task gait performance after stroke - A randomized controlled pilot trial. Scientific Reports. 7 (1), 4070 (2017).
  11. Manaf, H., Justine, M., Ting, G. H., Latiff, L. A. Comparison of gait parameters across three attentional loading conditions during timed up and go test in stroke survivors. Topics In Stroke Rehabilitation. 21 (2), 128-136 (2014).
  12. Ou, H., et al. Motor dual-tasks for gait analysis and evaluation in post-stroke patients. Journal of Visualized Experiments. (169), e62302 (2021).
  13. Hirano, D., Goto, Y., Jinnai, D., Taniguchi, T. Effects of a dual task and different levels of divided attention on motor-related cortical potential. Journal of Physical Therapy Science. 32 (11), 710-716 (2020).
  14. Loetscher, T., Potter, K. -J., Wong, D., das Nair, R. Cognitive rehabilitation for attention deficits following stroke. The Cochrane Database of Systematic Reviews. 2019 (11), (2019).
  15. Chen, C., Leys, D., Esquenazi, A. The interaction between neuropsychological and motor deficits in patients after stroke. Neurology. 80, Suppl 2 27-34 (2013).
  16. Puglisi, G., et al. Frontal pathways in cognitive control: Direct evidence from intraoperative stimulation and diffusion tractography. Brain. 142 (8), 2451-2465 (2019).
  17. MacLeod, C. M. Half a century of research on the Stroop effect: An integrative review. Psychological Bulletin. 109 (2), 163-203 (1991).
  18. Su, M., Wang, R., Dong, Z., Zhao, D., Yu, S. Decline in attentional inhibition among migraine patients: An event-related potential study using the Stroop task. The Journal of Headache and Pain. 22 (1), 34 (2021).
  19. Tsang, C. S. L., Chong, D. Y. K., Pang, M. Y. C. Cognitive-motor interference in walking after stroke: test-retest reliability and validity of dual-task walking assessments. Clinical Rehabilitation. 33 (6), 1066-1078 (2019).
  20. Bai, Q., Hu, J., Zhang, L. J., Chen, Y., Zhang, Y. H., Wang, X. C., Chi, L. Y. Application value of Stroop test in the evaluation of cognitive function in asymptomatic cerebral infarction. China Journal of Alzheimer's Disease and Related Disorders. 4 (4), 269-274 (2021).
  21. Pandian, S., Arya, K. N. Stroke-related motor outcome measures: Do they quantify the neurophysiological aspects of upper extremity recovery. Journal of Bodywork and Movement Therapies. 18 (3), 412-423 (2014).
  22. Albert, M. L. A simple test of visual neglect. Neurology. 23 (6), 658-664 (1973).
  23. Nasreddine, Z. S., et al. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: A brief screening tool for mild cognitive impairment. Journal of the American Geriatrics Society. 53 (4), 695-699 (2005).
  24. Morris, J. C. The Clinical Dementia Rating (CDR): Current version and scoring rules. Neurology. 43 (11), 2412-2414 (1993).
  25. Sullivan, K. J., et al. Fugl-Meyer assessment of sensorimotor function after stroke: Standardized training procedure for clinical practice and clinical trials. Stroke. 42 (2), 427-432 (2011).
  26. Sanford, J., Moreland, J., Swanson, L. R., Stratford, P. W., Gowland, C. Reliability of the Fugl-Meyer assessment for testing motor performance in patients following stroke. Physical Therapy. 73 (7), 447-454 (1993).
  27. Downs, S. The Berg Balance Scale. Journal of Physiotherapy. 61 (1), 46 (2015).
  28. Blum, L., Korner-Bitensky, N. Usefulness of the Berg Balance Scale in stroke rehabilitation: A systematic review. Physical Therapy. 88 (5), 559-566 (2008).
  29. El Said, S. M. S., Adly, N. N., Abdul-Rahman, S. A. Executive function and physical function among community-dwelling Egyptian older adults. Journal of Alzheimer's Disease. 80 (4), 1583-1589 (2021).
  30. Al-Yahya, E., et al. Prefrontal cortex activation while walking under dual-task conditions in stroke: A multimodal imaging study. Neurorehabilitation and Neural Repair. 30 (6), 591-599 (2016).
  31. Matjacic, Z., Zadravec, M., Olensek, A. Feasibility of robot-based perturbed-balance training during treadmill walking in a high-functioning chronic stroke subject: A case-control study. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 15 (1), 32 (2018).

Tags

Retraktion udgave 190 Stroop dual-task funktionel nær-infrarød spektroskopi
Dual-task stroop paradigme til påvisning af kognitive underskud hos højt fungerende slagtilfælde patienter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lin, S., Lin, Q., Zhao, B., Jiang,… More

Lin, S., Lin, Q., Zhao, B., Jiang, Y., Zhuang, W., Chen, D., Zhang, Y., Chen, A., Zhang, Q., Zheng, Y., Wang, J., Xu, F., Qin, X., Cai, Y. Dual-Task Stroop Paradigm for Detecting Cognitive Deficits in High-Functioning Stroke Patients. J. Vis. Exp. (190), e63991, doi:10.3791/63991 (2022).

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