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 Paradigma voor het detecteren van cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten

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

Klinische beoordelingsschalen zijn niet gevoelig genoeg voor cognitieve disfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. Het dual-task paradigma biedt voordelen en potentieel bij de beoordeling en cognitieve training van cognitieve disfunctie. De studie hier stelt een dual-task Stroop-paradigma voor om cognitieve disfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren.

Abstract

Algemene klinische cognitieve beoordelingsschalen zijn niet gevoelig genoeg voor cognitieve stoornissen bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. De dual-task assessment heeft voordelen voor het identificeren van cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten en is geleidelijk toegepast in klinische beoordeling en cognitieve training. Bovendien heeft het Stroop-paradigma een hogere sensitiviteit en specificiteit voor aandachtsbeoordeling dan conventionele klinische cognitieve beoordelingsschalen. Daarom presenteert deze studie de dual-task assessment op basis van het Stroop-paradigma om cognitieve tekorten te identificeren bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. Deze studie toont een single- en dual-task evaluatie op basis van het Stroop-paradigma en bevestigt de haalbaarheid ervan door middel van case-experimenten en gesynchroniseerde functionele nabij-infraroodspectroscopie-evaluatie. De Stroop-reactietijd en de juiste snelheid worden gebruikt als de belangrijkste indicatoren om het cognitieve niveau van de proefpersonen te evalueren. Dit onderzoeksprotocol is bedoeld om nieuwe ideeën te bieden om het plafondeffect te achterhalen bij het falen van de algemene klinische beoordeling voor hoogfunctionerende beroertepatiënten.

Introduction

Beroerte is de belangrijkste oorzaak van invaliditeit bij mensen1 en kan verschillende gradaties van motorische, cognitieve, emotionele en andere functionele tekorten veroorzaken2. Sommige patiënten met een beroerte met een betere prognose en slechts lichte functionele defecten vertonen een grotere functionele autonomie in dagelijkse activiteiten, maar de functionele toestand van hun handicap is mogelijk niet voldoende om hun terugkeer naar het werk of eerdere activiteiten te ondersteunen. Deze patiënten worden hoogfunctionerende beroertepatiënten genoemd 3,4. Vanwege hun kleine functionele tekorten is het moeilijk om hun disfuncties te identificeren, vooral in termen van cognitieve functies, door de algemene beoordeling van functieschalen, zoals de Montreal cognitive assessment (MoCA) 5 en clinical dementia rating (CDR)6, die een plafondeffect en een slechte gevoeligheid hebben voor het identificeren van mild functionele defecten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. Daarom is het noodzakelijk om objectieve en eenvoudige methoden te ontwikkelen om cognitieve disfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren.

In de afgelopen jaren zijn de voordelen van het dual-task paradigma in assessment en training geleidelijk aangewaardeerd 7,8. Patiënten kunnen bijvoorbeeld normaal presteren op eenvoudige cognitieve afzonderlijke taken (bijv. Berekening), maar vertonen verschillende gradaties van cognitieve achteruitgang wanneer extra taken worden toegevoegd 9,10 (bijv. Lopen tijdens het tellen). Manaf et al. vonden dat patiënten met een beroerte vaak compenserende strategieën gebruiken bij het uitvoeren van cognitief-motorische dubbele taken, zoals het handhaven van stabiliteit door cognitieve taakprestaties op te offeren11. Daarom kan de dual-task assessment voordelen hebben bij het identificeren van cognitieve tekorten bij patiënten met een hoogfunctionerende beroerte. Aan de ene kant ligt de inhoud van de dual-task assessment dichter bij het dagelijks leven dan een enkele taak, zoals wandelen terwijl je de omgeving observeert of praten en bellen. In eerdere studies waren de taak lopen + benoemen en lopen + oversteken van obstakels ontworpen om het lopen in echte omgevingen te simuleren12.

Aan de andere kant heeft het uitvoerende vermogen in duale taken een nauwe relatie met verdeelde aandacht (behorend tot de categorie geavanceerde cognitieve functie)13. Verdeelde aandacht is het vermogen om meerdere taken tegelijkertijd uit te voeren en de aandacht toe te wijzen aan twee of meer taken14. Deze cognitieve vaardigheid is van groot belang om de efficiëntie van dagelijkse activiteiten te verbeteren. Daarom kunnen de resultaten van de dual-task assessment worden gebruikt om de verdeelde aandacht van het individu weer te geven. Normaal gesproken kunnen mensen in hun dagelijks leven twee of meer eenvoudige taken tegelijkertijd uitvoeren en worden ze niet gestoord. Wanneer de hersenfunctie echter is aangetast, kan er meer dual-task interferentie zijn wanneer u wordt geconfronteerd met eenvoudige dubbele taken; dat wil zeggen, bij het uitvoeren van dubbele taken kan de verminderde verdeelde aandacht er waarschijnlijk voor zorgen dat de uitvoering van een of twee taken wordt aangetast15. Er wordt geconcludeerd dat het waarschijnlijker is dat dual-task uitvoering in staat is om geavanceerde cognitieve functiestoornissen te detecteren bij patiënten met een hoogfunctionerende beroerte.

Het Stroop-paradigma is een klassiek experimenteel paradigma om het Stroop-effect (ook bekend als het conflicteffect)16 te bestuderen, dat veel is gebruikt bij aandachtsbeoordeling in cognitieve functietests, vooral op het gebied van aandachtsremming17. Het klassieke Stroop-effect verwijst naar het feit dat het voor individuen moeilijk is om snel en nauwkeurig te reageren op niet-dominante stimuli vanwege de interferentie van de dominante respons. Dit resulteert in een langere responstijd en een lagere responsnauwkeurigheid voor niet-dominante stimuli. Het verschil in reactietijd of nauwkeurigheid tussen dominante en niet-dominante reacties is het Stroop-effect18. Daarom vereist de Stroop veel aandacht19. Kleinere Stroop-effecten vertegenwoordigen een hogere aandachtsremming, terwijl grotere Stroop-effecten een afname van aandachtsremming vertegenwoordigen18.

Het Stroop-paradigma kan meer geschikt zijn voor het beoordelen van cognitieve disfunctie bij patiënten met een hoogfunctionerende beroerte en heeft een hogere gevoeligheid en specificiteit voor aandachtsbeoordeling dan de traditionele klinische beoordelingsschaal20. Daarom ontwierp deze studie een dual-task assessment op basis van het Stroop-paradigma om cognitieve tekorten te identificeren bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. Het protocol omvat ook klinische beoordeling van de cognitieve functie, de motorische functie van de onderste ledematen en de balansfunctie bij patiënten met een beroerte om ervoor te zorgen dat patiënten de beoordeling met twee taken kunnen voltooien. Functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) werd gebruikt als een objectief evaluatie-instrument voor de hersenfunctie om de activering van de hersenfunctie bij hoogfunctionerende beroertepatiënten onder de dubbele taak te detecteren. De effectiviteit en haalbaarheid van het dual-task beoordelingsschema op basis van het Stroop-paradigma werden geverifieerd vanuit het perspectief van neuroimaging, dat nieuwe aspecten biedt voor de klinische praktijk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dit project is goedgekeurd door de Medical Ethics Association van het vijfde aangesloten ziekenhuis van de Guangzhou Medical University (nr. KY01-2020-08-06) en is geregistreerd bij het China Clinical Trial Registration Center (nr. ChiCTR2000036514). Geïnformeerde toestemming werd verkregen van patiënten voor het gebruik van hun gegevens in deze studie.

1. Rekrutering

  1. Rekruteren van beroertepatiënten met stabiele aandoeningen zoals bevestigd door beeldvormend onderzoek-diagnose voldoet aan de diagnostische criteria van cerebrovasculaire ziekte van de Chinese Medical Association Neurology Branch (2005). Kies patiënten met een beroerte in Brunnstrom stadiumIV 21.
  2. Zorg ervoor dat de patiënten de dagelijkse basisactiviteiten zelfstandig kunnen voltooien. Zorg ervoor dat de patiënten geen duidelijke cognitieve stoornissen hebben en voldoen aan de volgende vereisten: MoCA in het normale bereik; geen eenzijdige verwaarlozing (Albert's Test, aantal weglatingen ≤2)22; geen andere neurologische aandoeningen, zoals taalafwijkingen; en kan meewerken aan relevante instructies om dit onderzoek te voltooien.
  3. Zorg ervoor dat de proefpersonen vrijwillig deelnemen aan de test en onderteken een formulier voor geïnformeerde toestemming.

2. Klinische evaluatie

  1. Noteer de informatie van het onderwerp, inclusief naam, geslacht, geboortedatum, opleidingsniveau, body mass index, medische geschiedenis en medicatiegeschiedenis.
  2. Voer cognitieve functiebeoordeling uit.
    1. Voer MoCA23 uit op patiënten met een beroerte door 11 vragen te stellen over de aandacht en concentratie van proefpersonen, uitvoerende functie, geheugen, taal, visuele structuurvaardigheden, abstract denken, computergebruik en oriëntatie.
    2. De totale score van het MoCA is 30, wat gerelateerd is aan het opleidingsniveau. Als het onderwerp minder dan 12 jaar onderwijs heeft gevolgd, voeg dan één punt toe aan de totale score van MoCA. Beschouw een score van 26 en hoger als normaal23.
    3. Voer een CDR24 uit op de patiënten met een beroerte. Verzamel informatie tijdens gestructureerde interviews met patiënten met een beroerte en hun families en beoordeel de vaardigheden van de proefpersonen in zes aspecten: geheugen, oriëntatie, oordeel en probleemoplossing, werk en sociale interactie, gezinsleven en persoonlijke hobby, en onafhankelijk leven.
    4. De hoogst mogelijke score is 3. Beoordeel de behaalde scores als volgt: totaalscore = 0 duidt niet op dementie; totale score = 0,5 duidt op een vermoeden van dementie; totale score = 1 duidt op milde cognitieve stoornissen; totale score = 2 duidt op matige cognitieve stoornissen; en totaalscore = 3 duidt op ernstige cognitieve stoornissen24.
    5. Voer de Albert's-test uit om de aanwezigheid van unilaterale ruimtelijke verwaarlozing (USN) bij patiënten met een beroerte te detecteren. Vraag het onderwerp om alle lijnen door te strepen die in willekeurige richtingen op een stuk papier zijn geplaatst.
    6. Presenteer het onderwerp met een reeks van 40 zwarte lijnen, elk ongeveer 2 cm lang, willekeurig georiënteerd op een vel wit papier van 11 x 8,6 in zes rijen. Beoordeel de aan- of afwezigheid van USN op basis van het aantal lijnen dat aan elke zijde van het testblad niet is gekruist. Als er lijnen niet worden gekruist en meer dan 70% van deze niet-gekruiste lijnen zich aan dezelfde kant bevinden als het motortekort, duidt dit op eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing.
  3. Voer een motorische functiebeoordeling uit.
    1. Voer de Fugl-Meyer Assessment (FMA) uit op de patiënten met een beroerte om de motorische functie, het gevoel, het evenwicht, het bewegingsbereik van de gewrichten en gewrichtspijn te beoordelen bij patiënten met hemiplegie na een beroerte. Het motorische domein omvat items die beweging, coördinatie en de reflexacties van de schouder, elleboog, onderarm, pols, hand, heup, knie en enkel beoordelen.
    2. De motorische functiescore varieert van 0 (hemiplegie) tot 100 punten (normale motorische prestaties), verdeeld in 66 punten voor de bovenste ledematen en 34 punten voor de onderste ledematen. Beoordeel de score als volgt: 0-49 punten duiden op ernstige motorische stoornissen; 50-84 punten duiden op een duidelijke motorische beperking; 85-95 punten duiden op matige motorische beperking; en 96-99 punten duiden op een lichte motorische beperking.
  4. Voer een beoordeling van de balansfunctie uit.
    1. Voer de Berg-balansschaal (BBS)27 uit op de beroertepatiënt, met in totaal 14 items van gemakkelijk tot moeilijk, waaronder zitbalans, staande balans, lichaamsoverdracht, draaien en staan met één been.
    2. Beoordeel de scores als volgt: de hoogste score op de schaal is 56; een totaalscore van <40 punten suggereert een valrisico; 0-20 gescoorde punten duidt op een slechte balansfunctie en dat een rolstoel vereist is; 21-40 punten gescoord suggereert dat het onderwerp een bepaalde balansfunctie heeft en met hulp moet lopen; 41-56 punten gescoord suggereert een goede balansfunctie en dat de proefpersoon zelfstandig kan lopen28.
  5. Voer een beoordeling van het risico op vallen uit.
    1. Voer de timed up and go-test (TUGT)29 uit bij patiënten met een beroerte. Vraag de proefpersoon om op te staan van de stoel, 3 m te lopen, zijn lichaam te draaien, dan terug te keren en met een comfortabele snelheid in de stoel te gaan zitten om de veiligheid te garanderen. Vraag tegelijkertijd de evaluator om het hele proces te timen, van het uitvaardigen van het vertrekbevel tot het zitten in de stoel.
    2. Beoordeel het verkregen resultaat als volgt: als de totale tijd voor de proefpersoon om TUGT ≥14 s te voltooien, geeft dit aan dat de proefpersoon het risico heeft om29 te vallen.

3. Stroop-taakevaluaties

  1. Voer de Stroop-evaluatie van één taak uit (alleen Stroop-taak; Figuur 1).
    1. Vraag de patiënt om in een stabiele stoel te gaan zitten.
    2. Voer de commerciële stimuluspresentatiesoftware uit en selecteer de congruentietestproeven. Maak een nieuw profiel voor de patiënt. Selecteer de congruentietestproeven van de Stroop-taak en herhaal drie proeven.
      1. Voer het volgende experimentele paradigma uit. Ontwerp het experiment met een rusttijd van de patiënt van 10 s en vraag de patiënt vervolgens om één cognitieve test uit te voeren met een frequentie van 6 s voor een totaal van drie onderzoeken, waarbij elke proef een stimulus van 60 s + 60 s rust heeft.
      2. Stel de totale duur van het experiment in op 370 s (het specifieke proces wordt weergegeven in figuur 1). Vraag de patiënt in de rustfase om te ontspannen. Wanneer het experiment zich in de stimulatiefase bevindt, vraag de patiënt dan om de aandachtsgerelateerde test uit te voeren, de taak in 6 s te voltooien en deze 10x in 60 s te voltooien.
    3. Vraag de patiënten om de instructies voor de twee testonderzoeken te volgen, zoals hieronder beschreven.
      1. Selecteer de congruentietestproeven. Klik zo snel mogelijk op de pijlknop links (←) wanneer Equation 1 deze aan de linkerkant van het vierkant wordt weergegeven. Klik zo snel mogelijk op de pijlknop rechts (→) wanneer Equation 2 deze rechts van het vierkant wordt weergegeven.
      2. Selecteer de incongruentietestproeven, die dezelfde stap delen als de congruentietestproeven. Klik zo snel mogelijk op de pijlknop links (←) wanneer Equation 2 deze aan de linkerkant van het vierkant wordt weergegeven, waarbij de betekenis van het teken wordt genegeerd en de positie wordt benadrukt.
      3. Klik zo snel mogelijk op de pijlknop naar rechts (→), wanneer Equation 1 deze aan de rechterkant van het vierkant wordt weergegeven, waarbij de betekenis van het teken wordt genegeerd en de positie wordt benadrukt. Voltooi de taak, sla de gegevens op en exporteer de gegevens naar een zelfgebouwde database.
  2. Voer de Stroop dual-task evaluatie uit (Stroop taak + balanscontrole).
    1. Vraag de patiënt om op een evenwichtsbal te gaan zitten waarbij de therapeut verantwoordelijk is voor de bescherming van de patiënt. Laat de patiënt het Stroop experimentele paradigma voltooien met de hierboven genoemde stappen (stappen 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Wanneer het experiment zich in een rustfase bevindt, vraag de patiënt dan om het evenwicht te bewaren en zoveel mogelijk te ontspannen op de balansbal. Wanneer het experiment zich in de staat van stimulatie bevindt, vraag de patiënt dan om de aandachtsgerelateerde test uit te voeren terwijl het evenwicht op de balansbal zoveel mogelijk wordt gehandhaafd.

4. fNIRS-evaluatie

  1. Plaats 10 lichtbronnen en 12 ontvangers op de fNIRS-testkap om overeen te komen met de vier interessegebieden (ROI's) van deze studie, waaronder de linker prefrontale cortex (LPFC), rechter prefrontale cortex (RPFC), linker promotorcortex (LPMC) en rechter promotorcortex (RPMC).
  2. Voorbereiding van het onderwerp
    1. Informeer de proefpersonen over het experimentele doel en observeer de patiënten.
    2. Zorg voor de Cz-plaats aan de bovenkant van de testkap, het vierde punt van het voorhoofd naar de achterhoofdskwab op de middellijn van de volledige dop. Zorg ervoor dat het middelpunt van de verbinding ligt tussen de neuswortel en de onderrand van het achterhoofdsuitstulping, het snijpunt van de verbinding van de neuswortel naar het achterhoofdsuitsteeksel, of de verbinding tussen de superieure auriculaire fossa van beide oren (cymba conchae).
    3. Plaats de dop op het hoofd van het onderwerp en pas de positie van de dop aan zodat het Cz-punt op het hoofd van het onderwerp samenvalt met het Cz-punt op de dop. Span de stropdas aan beide zijden van de dop aan en laat de oren van het onderwerp door de opening prikken; De voorkant van de dop is van nature bevestigd aan het voorhoofd en de achterkant is op natuurlijke wijze bevestigd aan de achterhoofdsknobbel.
  3. Acquisitie en pre-acquisitie
    1. Open de software, selecteer het proefpersoon en voer de basisinformatie van de patiënt in. Stel de bemonsteringsfrequentie in op 11 Hz.
    2. Klik op de knop Pre-acquisitie om de pre-acquisitie te starten en het testsignaal te kalibreren. Afhankelijk van de signaalintensiteit van elk punt dat wordt weergegeven door de functionele nabij-infraroodspectroscopie, past u de zwakke signaalpunten aan door de dop te bewegen of de hoofdhuid verder bloot te leggen. Wanneer de signaalintensiteit van elk punt dat door de dop wordt verzameld meestal stabiel is, stopt u met het vooraf verzamelen en klikt u op de knop voor automatische versterking. Klik op de knop Start om het signaal te verzamelen.
      OPMERKING: Zorg voor de signaalkwaliteit bij acquisitie en pre-acquisitie als volgt. De oorspronkelijke signaalcurve van de lichtintensiteit moet stabiel zijn, vergezeld van een schommeling van het hartslagsignaal van 1-2 Hz, en de waarde moet voldoen aan de redelijke drempel die door de apparatuur is ingesteld. De intensiteit van het signaal kan worden aangegeven door kleur, waarbij een grijze signaalintensiteit laag is, geel goed is, groen uitstekend is en rood te sterk is.
  4. Voer stroop enkele taakevaluatie uit die is gesynchroniseerd met fNIRS. Voer vervolgens stroop dual-task evaluatie uit gesynchroniseerd met fNIRS.

5. Gegevensverwerking en -analyse

  1. Verwerk algemene informatie en klinische evaluatiegegevens van de patiënten.
  2. Analyseer de nabij-infraroodgegevens met behulp van het NirSpark-softwarepakket in MATLAB.
    1. Voer gegevensvoorbewerking uit.
      1. Klik op de knop Uitsluiten om het tijdsinterval te elimineren dat geen verband houdt met het experiment. Klik op de knop Beweging om bewegingsartefacten te elimineren die worden veroorzaakt door fysiologische activiteiten zoals ademhaling, hartslag, pols, enz., En onvrijwillige activiteiten zoals knipperen, slikken, enz., En zet het lichtintensiteitssignaal om in een signaal met een optische dichtheid.
      2. Klik op de knop Filter om het bandpassfilter (0,01-0,2 Hz) te selecteren om fysiologische en instrumentale ruis te verwijderen. Klik op de Hemo-knop om de relatieve veranderingen van oxyhemoglobine (HbO2) en deoxyhemoglobine (HbR) te berekenen volgens de gewijzigde wet van Beer-Lambert en het optische dichtheidssignaal om te zetten in het zuurstofconcentratiesignaal in het bloed.
        OPMERKING: HbO 2 is gevoeliger voor veranderingen tussen omstandigheden dan HbR, dus latere analyse gebruikt alleen HbO2-gegevens in dit onderzoeksprotocol.
    2. Algemeen lineair model (GLM) gebouw
      1. Kies HbO2 in Hemo Type als de analysegegevens. Klik op de knop Specificatie om seconden als tijdseenheid te nemen en selecteer het standaard HRF-type als basisfunctie. Elimineer vervolgens de restfase om de GLM-ontwerpmatrix vast te stellen en selecteer de stimulusfase in de taak volgens het experimentele ontwerp.
      2. Klik op de knop Schatting om de vastgestelde ontwerpmatrix aan te passen aan de verzamelde gegevens. Klik op de knop Weergeven om de berekende β waarde te bekijken.
        OPMERKING: GLM is een lineaire combinatie van waargenomen hemodynamische signalen (afhankelijke variabele) als interessante regressies (taakvariabele), redundante covarianten (zoals oppervlakteruis gemeten in korteafstandskanalen) en fouttermen.
    3. Bereken de β waarde als volgt. Bereken experimentele gegevens in de ROI's met behulp van het gevestigde lineaire correlatiemodel. Verkrijg de GLM-parameters van het vereiste kanaal en leid de β waarde van hersenactivatie af onder elke experimentele conditie (dat wil zeggen de gewichtscoëfficiënt in het lineaire model) voor analyse.
  3. Voer de commerciële stimuluspresentatiesoftware uit om de prestatiegegevens van cognitieve taken in de Stroop-taak te exporteren en de nauwkeurigheid (ACC) en reactietijd (RT) te verkrijgen voor de uiteindelijke gegevensanalyse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Deze studie presenteert resultaten van een hoogfunctionerende beroertepatiënt, een 71-jarige man die 2 jaar geleden leed aan ischemische beroerte met linker hemiplegie. De magnetische resonantie beeldvorming (MRI) presenteerde een bilateraal chronisch infarct van de basale ganglia naar de stralende kroon. Hij was in staat om zelfstandig te lopen en te leven in de gemeenschap, maar was niet tevreden met zijn cognitieve herstel. De functionele beoordelingen lagen echter allemaal binnen het normale bereik: FMA = 100, BBS = 56/56, TUGT = 6, MoCA = 26/30, CDR = 0,5, Albert's Test = 0. Bovendien rekruteerden we ook één jonge vrouwelijke gezonde proefpersoon als controle. De informatie van de proefpersonen is weergegeven in tabel 1.

De beoordelingsresultaten voor enkele/dubbele taken op basis van het Stroop-paradigma toonden aan dat bij hoogfunctionerende beroertepatiënten die de single-task Stroop-test uitvoerden, de RT van de congruentietestproeven korter was dan die van de incongruentietestproeven, en de ACC was vergelijkbaar met de incongruentietestproeven (RTCongruentie = 547,62 ms, RTIncongruentie = 565,07 ms; ACCCongruentie = ACCIncongruentie = 100%). Bij het uitvoeren van dual-task congruentieteststudies was de RT van hoogfunctionerende beroertepatiënten hoger dan die van gezonde jonge proefpersonen, en hun ACC was ook relatief lager (RT-beroerte = 587,03 ms,RT-gezondheid = 363,07 ms; ACC-beroerte = 93,33%, ACC-gezondheid = 100%), en het verschil in de incongruentietestproeven was groter dan dat in de congruentietestproeven (RT-beroerte = 613,03 ms,RT-gezondheid = 384,67 ms; ACCberoerte = 90%, ACCgezondheid = 100%; Tabel 2).

De resultaten voor de hersenfunctie toonden aan dat de β waarde van ROIs bij de beroertepatiënt lager was dan die bij de gezonde jonge proefpersoon tijdens het proces van het uitvoeren van dubbele taken (RDLPFC: βberoerte = −0,006, βgezondheid = 0,1366; LDPFC: βberoerte = −0,0196, βgezondheid = 0,0976). De rest van de hersengebieden zijn weergegeven in figuur 2 en figuur 3.

Figure 1
Figuur 1: Het single/dual-task Stroop paradigma en het fNIRS ontwerp . (A) Congruentie test proeven. b) Incongruentieproeven. (C) Het tijdlijndiagram van het stroopparadigma met één taak/twee taken. Afkortingen:ms = milliseconde; s = seconde; Equation 1 = links; Equation 2 = juist. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: De β waarden in ROI's van het dual-task Stroop-effect. De β waarden van ROIs bij de beroertepatiënt waren lager dan die van de gezonde jonge proefpersoon tijdens de dual-task Stroop. Afkortingen: ROIs = interessegebieden; RDLPFC = rechter dorsolaterale prefrontale cortex; LDPFC = linker dorsolaterale prefrontale cortex; RPMC = rechter promotor cortex; LPMC = linker promotor cortex; RSM1 = rechter primaire sensorisch-motorische cortex 1; RPMC = rechter primaire sensorisch-motorische cortex. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Zuurstofconcentratie in het bloed in hersengebieden van de beroertepatiënt en gezonde jonge proefpersoon onder het dual-task Stroop-effect. (A) Zuurstofconcentratie in het bloed in hersengebieden van de beroertepatiënt onder het dual-task Stroop-effect. (B) Zuurstofconcentratie in het bloed in hersengebieden van de gezonde jonge proefpersoon onder het dual-task Stroop-effect. De β waarden worden aangegeven met kleurenbalken. De resultaten van de hersenfunctie toonden aan dat de β waarde van ROIs bij de beroertepatiënt lager was dan die bij de gezonde jonge proefpersoon tijdens dual-task performance. Afkortingen: R-DLPFC = rechter dorsolaterale prefrontale cortex; L-DLPFC = linker dorsolaterale prefrontale cortex; R-PMC = rechter promotor cortex; L-PMC = linker promotor cortex; R-SMI = rechter primaire sensorisch-motorische cortex; R-PMC = rechter primaire sensorisch-motorische cortex. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Kenmerken Gezonde jonge proefpersoon Beroerte patiënt
Leeftijd (jaar) 21 71
Geslacht vrouwelijk mannelijk
BMI (kg/m2) 22.27 23.81
Cognitieve beoordeling
Montreal Cognitieve Beoordeling (MoCA) 30/30 26/30
Klinische dementie rating (CDR) 0 0.5
Albert's Test 0 0
Motorische en balansbeoordeling
Brunnstrom etappe NT V-podium
Fugl-Meyer Beoordeling (FMA) 100 100
Berg Balansweegschaal (BBS) 56/56 52/56
Timed Up and Go Test (TUGT) (s) 6 11
Afkortingen: BMI, Body Mass Index; kg/m2, kilogram per vierkante meter; NT, Niet testbaar; s, tweede.

Tabel 1: De basisinformatie en kenmerken van de gezonde jonge proefpersoon en de beroertepatiënt.

Congruentietestproeven Incongruentie testproeven
ACC RT(ms) ACC RT(ms)
de beroertepatiënt 93.33% 587.03 90% 613.03
De gezonde jonge proefpersoon 100% 363.07 100% 384.67
Afkortingen: ACC, nauwkeurigheid; RT, reactietijd; ms, milliseconde.

Tabel 2: De ACC en RT van de gezonde jonge proefpersoon en de beroertepatiënt in de dubbele taak. Afkortingen: ACC = nauwkeurigheid; RT = reactietijd; ms = milliseconde.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In onze studie vertoonden de resultaten van de routinematige klinische cognitieve beoordelingsschalen voor de hoogfunctionerende beroertepatiënt geen significante cognitieve tekorten. Deze beoordelingsschalen kunnen echter een plafondeffect vertonen en minder gevoelig zijn voor het identificeren van de milde cognitieve tekorten van hoogfunctionerende beroertepatiënten. Daarom selecteerde dit protocol verder ACC en RT in dual-task assessment op basis van het Stroop-paradigma als belangrijke indicatoren om de cognitieve tekorten van hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren. De resultaten toonden aan dat, wanneer de hoogfunctionerende beroertepatiënt het stroop-paradigma met twee taken uitvoerde, hun RT significant langer was dan die van de gezonde jonge proefpersoon, de ACC ook relatief lager was en het verschil in de incongruentietestproeven groter was dan die in de congruentietestproeven. Bovendien gebruikte de studie ook fNIRS om de mate van hersenactivatie van de proefpersonen in cognitieve regio's tijdens de uitvoering van de enkele / dubbele taak in realtime te detecteren om de haalbaarheid van het schema te verifiëren. De gegevens tonen aan dat de β waarde van ROIs van de hoogfunctionerende beroertepatiënt lager was dan die van de gezonde proefpersoon.

Dit studieprotocol ontwierp het Stroop-paradigma in combinatie met motion control en de motorische functionele beoordelingsschaalmodules van de routinematige klinische schalen, waaronder de FMA, BBS en TUGT. Onder hen werd de FMA gebruikt om de motorische functie van de onderste ledematen van proefpersonen te beoordelen, BBS werd gebruikt om de balansfunctie te beoordelen en TUGT werd gebruikt om het risico op vallen te beoordelen. De beoordelingsresultaten lagen allemaal binnen het normale bereik van de motorische functie. De beoordelingsresultaten van de routinematige klinische schalen toonden aan dat de beroertepatiënt die in de studie was opgenomen een hoogfunctionerende beroertepatiënt was. Aan de andere kant zorgde het er ook voor dat de opgenomen proefpersoon in staat was om de motorische taak in het experiment te voltooien. Bovendien omvatten de cognitieve functioneringsschaalmodules van de routinematige klinische schalen de MoCA, CDR en Albert's Test. Onder hen werden het MoCA en CDR gebruikt om het niveau van cognitie te beoordelen, en Albert's Test werd gebruikt om te beoordelen of het onderwerp leed aan eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing. Gezien het feit dat de beoordelingsschalen voor klinisch cognitief functioneren semi-kwantitatief zijn en een plafondeffect hebben en dat er een gebrek aan gevoeligheid is bij de beoordeling van patiënten met milde cognitieve disfunctie, wat bepaalde beperkingen veroorzaakt in de evaluatie van klinische schalen voor hoogfunctionerende beroertepatiënten, moet een superieure aanpak worden gevonden om dit probleem op te lossen. Bovendien gebruikte het onderzoeksprotocol de ACC en RT van het Stroop-paradigma als objectieve indicatoren om de gevoeligheid van de beoordelingsresultaten te verbeteren.

Volgens de representatieve resultaten, wanneer de hoogfunctionerende beroertepatiënt het stroop-paradigma met één taak uitvoerde, was de RT van de congruentietestproeven korter dan die van de incongruentietestproeven en was de ACC vergelijkbaar tussen de twee testonderzoeken. Tijdens het single-task paradigma was de hoogfunctionerende beroertepatiënt in staat om de Stroop-test goed te voltooien, zonder duidelijke cognitieve tekorten. Wanneer de hoogfunctionerende beroertepatiënt echter het stroopparadigma met twee taken uitvoerde, was de RT significant hoger dan die van de gezonde jonge proefpersoon en was de ACC van de hoogfunctionerende beroertepatiënt lager. Bovendien was het verschil in de incongruentieteststudie significanter dan in de congruentieteststudie. Tijdens het dual-task paradigma had de hoogfunctionerende beroertepatiënt een verzwakt vermogen om beide taken tegelijkertijd uit te voeren vanwege zijn potentiële cognitieve tekorten. De patiënt gebruikt vaak compenserende strategieën (d.w.z. om stabiliteit te behouden door cognitieve taakprestaties op te offeren), wat de cognitieve tekorten blootlegt in termen van relatief slechte taakprestaties. In de incongruentietestproeven nam de moeilijkheid van de cognitieve taken toe, waardoor het verschil in prestaties tussen de hoogfunctionerende beroertepatiënt en de gezonde jonge proefpersoon significanter werd en de cognitieve tekorten van de hoogfunctionerende beroertepatiënt gemakkelijker werden blootgelegd. Daarom stelt deze studie een dual-task assessment-benadering voor op basis van het Stroop-paradigma om cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren.

Daarnaast gebruikte de studie ook de fNIRS-techniek om de haalbaarheid van dit protocol te verifiëren. In een casestudy werd fNIRS gebruikt om de hersenactivatie van de proefpersonen in cognitieve regio's in realtime te volgen tijdens perioden van enkele / dubbele taken, en zes ROI's uit cognitieve gebieden werden geselecteerd om de β waarde30 te berekenen. De resultaten van de casestudy toonden aan dat de β waarde van ROIs bij de beroertepatiënt lager was dan die bij de gezonde proefpersoon. Tijdens het uitvoeren van de dubbele taak gebruikte het gezonde subject hersenbronnen om de cognitieve taak en motorische taak tegelijkertijd te voltooien door meer hersengebieden te activeren; Wanneer de hoogfunctionerende beroertepatiënt de dubbele taak uitvoerde, waren voldoende hersengebieden niet actief vanwege gedeeltelijke schade aan de hersenfunctie. Daarom werden er niet genoeg hersenbronnen gegenereerd om te voldoen aan de vereisten van het tegelijkertijd uitvoeren van de cognitieve en motorische taken, waardoor de prestaties lager waren dan die van de gezonde proefpersoon. Volgens de resultaten van fNIRS-monitoring was de mate van hersenactivatie bij de hoogfunctionerende beroertepatiënt inderdaad minder dan die bij de gezonde proefpersoon, wat de haalbaarheid bevestigde van het gebruik van het stroop-paradigma met twee taken om cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten te identificeren.

Hoewel het aantal geïncludeerde proefpersonen in deze studie beperkt is, bewees een eerdere casestudy van Zlatko Matjačić et al.31 dat verstoring van de balanstraining met behulp van een robot een haalbare methode kan zijn, en deze bevinding illustreert de effectiviteit van de hier getoonde casestudy. Bovendien toont deze studie het hele proces van het experimentele ontwerp en toont de haalbaarheid van dit protocol aan met behulp van de resultaten van een casestudy. Voorafgaand aan de proef moeten proefpersonen de regels begrijpen en de processen van de Stroop-test voldoende uitvoeren. Bovendien moeten een tot twee pretests worden uitgevoerd door proefpersonen vóór het formele experiment om soepele voortgang te maken en de nauwkeurigheid van de gegevens te verbeteren. Bovendien moet de veiligheid van de hoogfunctionerende beroertepatiënt de hele tijd op de balansbal worden gewaarborgd tijdens het stroopparadigma met twee taken, dus moet men ervoor zorgen dat er een professionele medewerker is die verantwoordelijk is voor de veiligheid van de proefpersonen.

Dit protocol heeft enkele beperkingen. Ten eerste is deze studie gericht op het aantonen van een dual-task beoordelingsmethode die cognitieve tekorten kan identificeren bij hoogfunctionerende beroertepatiënten. De representatieve resultaten presenteren slechts de beoordelingsresultaten van één proefpersoon. Ten tweede neemt dit protocol alleen de balans-cognitieve taak als het dual-task paradigma en toont het geen verscheidenheid aan dual-task beoordelingsschema's. Toekomstige studies zullen nodig zijn om dit aan te vullen.

Deze studie stelt het dual-task Stroop-paradigma voor, dat kan worden gebruikt om cognitieve tekorten te identificeren bij hoogfunctionerende beroertepatiënten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Deze studie werd ondersteund door subsidies van de 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), het algemene begeleidingsprogramma van Guangzhou Municipal Health and Family Planning (nr. 20211A010079, 20211A011106), Guangzhou and University Foundation (nr. 202102010100), Guangzhou Medical University Foundation (nr. PX-66221494), Key Laboratory of Guangdong Higher Education Institutes [Grant Number: 2021KSYS009] en Guangdong Province Department of Education [Grant Number: 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

Retractie Stroop dual-task functionele nabij-infraroodspectroscopie
Dual-Task Stroop Paradigma voor het detecteren van cognitieve tekorten bij hoogfunctionerende beroertepatiënten
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