Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

פרדיגמת Stroop דו-משימתית לאיתור ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה

Published: December 16, 2022 doi: 10.3791/63991

Summary

סולמות הערכה קליניים אינם רגישים מספיק לתפקוד קוגניטיבי לקוי בחולי שבץ בתפקוד גבוה. פרדיגמת המשימה הכפולה מציגה יתרונות ופוטנציאל בהערכה ואימון קוגנטיבי של תפקוד קוגניטיבי. המחקר כאן מציע פרדיגמת Stroop דו-משימתית לזיהוי תפקוד קוגניטיבי לקוי בחולי שבץ בתפקוד גבוה.

Abstract

סולמות הערכה קוגנטיבית קליניים כלליים אינם רגישים מספיק לליקוי קוגנטיבי בחולי שבץ בתפקוד גבוה. להערכה הכפולה יש יתרונות לזיהוי ליקויים קוגנטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה והיא יושמה בהדרגה בהערכה קלינית ובאימון קוגנטיבי. יתר על כן, לפרדיגמת Stroop יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר להערכת קשב מאשר סולמות הערכה קוגניטיביים קליניים קונבנציונליים. לכן, מחקר זה מציג את הערכת המשימה הכפולה המבוססת על פרדיגמת Stroop לזיהוי ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה. מחקר זה מדגים הערכה של משימה אחת וכפולה המבוססת על פרדיגמת Stroop ומאשר את היתכנותה באמצעות ניסויי מקרה והערכה ספקטרוסקופית תפקודית מסונכרנת של אינפרא אדום קרוב. זמן התגובה של Stroop והקצב הנכון משמשים כאינדיקטורים העיקריים להערכת הרמה הקוגנטיבית של הנבדקים. פרוטוקול מחקר זה נועד לספק רעיונות חדשים כדי להבין את אפקט התקרה בכשל הערכה קלינית כללית עבור חולי שבץ בתפקוד גבוה.

Introduction

שבץ מוחי הוא הגורם המוביל לנכות בבני אדם1 ויכול לגרום בדרגות שונות של ליקויים מוטוריים, קוגניטיביים, רגשיים ותפקודיים אחרים2. חלק מחולי שבץ עם פרוגנוזה טובה יותר ופגמים תפקודיים קלים בלבד מראים אוטונומיה תפקודית רבה יותר בפעילות היומיומית, אך ייתכן שהמצב התפקודי של מוגבלותם אינו מספיק כדי לתמוך בחזרתם לעבודה או לפעילויות קודמות. חולים אלה מכונים חולי שבץ מוחי בתפקוד גבוה 3,4. בשל הליקויים התפקודיים הקלים שלהם, קשה לזהות את חוסר התפקוד שלהם, במיוחד במונחים של תפקודים קוגניטיביים, באמצעות הערכה כללית של סולמות תפקוד, כגון הערכה קוגניטיבית מונטריאול (MoCA)5 ודירוג דמנציה קלינית (CDR)6, שיש להם אפקט תקרה ורגישות ירודה לזיהוי פגמים תפקודיים קלים בחולי שבץ בתפקוד גבוה. לכן, יש צורך לפתח שיטות אובייקטיביות ופשוטות לזיהוי תפקוד קוגניטיבי לקוי בחולי שבץ בתפקוד גבוה.

בשנים האחרונות, היתרונות של פרדיגמת המשימה הכפולה בהערכה ובהכשרה הפכו בהדרגה מוערכים 7,8. לדוגמה, מטופלים עשויים לבצע באופן רגיל משימות קוגנטיביות בודדות פשוטות (למשל, חישוב) אך להראות דרגות שונות של ירידה קוגניטיבית כאשר מתווספות משימות נוספות 9,10 (למשל, הליכה בזמן ספירה). מנאף ועמיתיו מצאו כי חולי שבץ משתמשים לעתים קרובות באסטרטגיות פיצוי בעת ביצוע משימות כפולות קוגניטיביות-מוטוריות, כגון שמירה על יציבות על ידי הקרבת ביצוע משימות קוגניטיביות11. לכן, להערכת המשימה הכפולה עשויים להיות יתרונות בזיהוי ליקויים קוגנטיבים בחולים עם שבץ בתפקוד גבוה. מצד אחד, התוכן של הערכת המשימה הכפולה קרוב יותר לחיי היומיום מאשר משימה בודדת, כגון הליכה תוך התבוננות בסביבה או דיבור ושיחה. במחקרים קודמים, מטלת הליכה + שיום ומטלת הליכה + חציית מכשולים תוכננו לדמות הליכה בסביבות אמיתיות12.

מצד שני, ליכולת הביצועית במשימות כפולות יש קשר הדוק עם חלוקת קשב (השייכת לקטגוריה של תפקוד קוגניטיבי מתקדם)13. חלוקת קשב היא היכולת לטפל במספר משימות בו זמנית ולהקצות קשב לשתי משימות או יותר14. מיומנות קוגנטיבית זו היא בעלת משמעות רבה לשיפור היעילות של פעילויות יומיומיות. לכן, תוצאות הערכת המשימה הכפולה יכולות לשמש לשיקוף חלוקת הקשב של הפרט. בדרך כלל, אנשים יכולים להתמודד עם שתי משימות פשוטות או יותר בו זמנית בחיי היומיום שלהם ואינם מוטרדים. עם זאת, כאשר תפקוד המוח נפגע, ייתכן שתהיה הפרעה רבה יותר למשימות כפולות כאשר מתמודדים עם משימות כפולות פשוטות; כלומר, בעת ביצוע משימות כפולות, חלוקת הקשב המופחתת עשויה לגרום לפגיעה בביצוע משימה אחת או שתיים15. המסקנה היא כי ביצוע מטלה כפולה הוא בעל סיכוי גבוה יותר להיות מסוגל לזהות פגיעה מתקדמת בתפקוד הקוגניטיבי בחולים עם שבץ בתפקוד גבוה.

פרדיגמת סטרופ היא פרדיגמה ניסיונית קלאסית לחקר אפקט סטרופ (הידוע גם בשם אפקט הקונפליקט)16, אשר נעשה בו שימוש נרחב בהערכת קשב במבחני תפקוד קוגניטיביים, במיוחד בתחום עיכוב הקשב17. אפקט סטרופ הקלאסי מתייחס לעובדה שקשה לאנשים להגיב במהירות ובדייקנות לגירויים לא דומיננטיים עקב הפרעה של התגובה הדומיננטית. התוצאה היא זמן תגובה ארוך יותר ודיוק תגובה נמוך יותר עבור גירויים לא דומיננטיים. ההבדל בזמן התגובה או בקצב הדיוק בין תגובות דומיננטיות ללא דומיננטיות הוא אפקט סטרופ18. לכן, הסטרופ דורש רמות גבוהות של תשומת לב19. אפקטים קטנים יותר של Stroop מייצגים עיכוב קשב גבוה יותר, בעוד שאפקטים גדולים יותר של Stroop מייצגים ירידה בעיכוב הקשב18.

פרדיגמת Stroop עשויה להתאים יותר להערכת תפקוד קוגניטיבי לקוי בחולים עם שבץ בתפקוד גבוה ויש לה רגישות וספציפיות גבוהות יותר להערכת קשב מאשר סולם ההערכה הקליניהמסורתי 20. לכן, מחקר זה עיצב הערכה דו-משימתית המבוססת על פרדיגמת Stroop כדי לזהות ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה. הפרוטוקול כולל גם הערכה קלינית של תפקוד קוגניטיבי, תפקוד מוטורי בגפיים התחתונות ותפקוד שיווי משקל בחולי שבץ כדי להבטיח שהמטופלים יוכלו להשלים את הערכת המשימה הכפולה. ספקטרוסקופיה תפקודית של אינפרא אדום קרוב (fNIRS) שימשה ככלי הערכה אובייקטיבי לתפקוד המוח כדי לזהות את הפעלת תפקוד המוח בחולי שבץ בתפקוד גבוה תחת המשימה הכפולה. האפקטיביות וההיתכנות של ערכת ההערכה הכפולה המבוססת על פרדיגמת Stroop אומתו מנקודת המבט של דימות מוחי, המספק היבטים חדשים לפרקטיקה קלינית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרויקט זה אושר על ידי איגוד האתיקה הרפואית של בית החולים המסונף החמישי של האוניברסיטה הרפואית גואנגזו (מס 'KY01-2020-08-06) ונרשם במרכז רישום הניסויים הקליניים בסין (מס 'ChiCTR2000036514). הסכמה מדעת התקבלה ממטופלים לשימוש בנתונים שלהם במחקר זה.

1. גיוס

  1. גיוס חולי שבץ עם מצבים יציבים כפי שאושרו על ידי בדיקת הדמיה-אבחון תואם את הקריטריונים האבחנתיים של מחלת כלי דם במוח של הענף הנוירולוגי של האגודה הרפואית הסינית (2005). בחר חולים עם שבץ בשלב Brunnstrom IV21.
  2. לוודא שהמטופלים יכולים להשלים פעולות יומיומיות בסיסיות באופן עצמאי. לוודא שהמטופלים ללא ליקוי קוגניטיבי ברור ועומדים בדרישות הבאות: MoCA בטווח התקין; אין הזנחה חד-צדדית (מבחן אלברט, מספר השמטות ≤2)22; אין מחלות נוירולוגיות אחרות, כגון פגמים בשפה; ויכול לשתף פעולה עם הוראות רלוונטיות להשלמת מחקר זה.
  3. יש לוודא שהנבדקים משתתפים בבחינה מרצונם החופשי ולחתום על טופס הסכמה מדעת.

2. הערכה קלינית

  1. רשום את פרטי הנבדק, כולל שם, מין, תאריך לידה, רמת השכלה, מדד מסת גוף, היסטוריה רפואית והיסטוריה תרופתית.
  2. בצע הערכת תפקוד קוגנטיבית.
    1. בצע MoCA23 על חולי שבץ על ידי שאילת 11 שאלות העוסקות בקשב ובריכוז של הנבדקים, תפקוד ניהולי, זיכרון, שפה, מיומנויות מבנה חזותי, חשיבה מופשטת, מחשוב והתמצאות.
    2. הציון הכולל של MoCA הוא 30, הקשור לרמת החינוך. אם הנושא לקח פחות מ -12 שנות לימוד, הוסף נקודה אחת לציון הכולל של MoCA. שקול ציון של 26 ומעלה כרגיל23.
    3. בצע CDR24 על חולי שבץ. לאסוף מידע במהלך ראיונות מובנים עם חולי שבץ ובני משפחותיהם ולהעריך את יכולות הנבדקים בשישה היבטים: זיכרון, התמצאות, שיפוט ופתרון בעיות, אינטראקציה בעבודה וחברה, חיי משפחה ותחביב אישי, וחיים עצמאיים.
    4. הציון הגבוה ביותר האפשרי הוא 3. הערך את הציונים שהתקבלו כדלקמן: ציון כולל = 0 מציין שאין דמנציה; ציון כולל = 0.5 מצביע על חשד לדמנציה; ציון כולל = 1 מצביע על ליקוי קוגניטיבי קל; ציון כולל = 2 מצביע על ליקוי קוגניטיבי בינוני; וציון כולל = 3 מצביע על ליקוי קוגניטיבי חמור24.
    5. בצע את בדיקת אלברט כדי לזהות נוכחות של הזנחה מרחבית חד צדדית (USN) בחולים עם שבץ. בקש מהנושא לחצות את כל הקווים הממוקמים בכיוונים אקראיים על פיסת נייר.
    6. הציגו לנושא סדרה של 40 קווים שחורים, כל אחד באורך של כ-2 ס"מ, בכיוון אקראי על גיליון נייר לבן בגודל 11 אינץ' x 8.6 אינץ' בשש שורות. הערך את נוכחותו או היעדרו של USN, בהתבסס על מספר הקווים שנותרו ללא חצייה בכל צד של גיליון הבדיקה. אם קווים כלשהם נותרים ללא חצייה ויותר מ-70% מהקווים שאינם נחצים נמצאים באותו צד של הגירעון המוטורי, הדבר מצביע על הזנחה מרחבית חד-צדדית.
  3. בצע הערכת תפקוד מוטורי.
    1. בצע את הערכת פוגל-מאייר (FMA) על חולי שבץ כדי להעריך תפקוד מוטורי, תחושה, שיווי משקל, טווח תנועה משותף וכאבי מפרקים בחולים עם המיפלגיה לאחר שבץ. התחום המוטורי כולל פריטים המעריכים תנועה, קואורדינציה ופעולות רפלקס של הכתף, המרפק, האמה, שורש כף היד, היד, הירך, הברך והקרסול.
    2. ציון התפקוד המוטורי נע בין 0 (המיפלגיה) ל-100 נקודות (ביצועים מוטוריים רגילים), מחולק ל-66 נקודות עבור הגפיים העליונות ו-34 נקודות עבור הגפיים התחתונות. הערך את הציון באופן הבא: 0-49 נקודות מצביעות על ליקוי מוטורי חמור; 50-84 נקודות מצביעות על ליקוי מוטורי ניכר; 85-95 נקודות מצביעות על ליקוי מוטורי בינוני; ו 96-99 נקודות מצביעות על ליקוי מוטורי קל.
  4. בצע הערכת תפקוד שיווי משקל.
    1. בצע את סולם שיווי משקל ברג (BBS)27 על חולה שבץ, עם סך של 14 פריטים מהקל לקשה, כולל שיווי משקל בישיבה, שיווי משקל בעמידה, העברת גוף, סיבוב ועמידה על רגל אחת.
    2. מעריך את הציונים באופן הבא: הציון הגבוה ביותר בסולם הוא 56; ציון כולל של <40 נקודות מצביע על סיכון ליפול; 0-20 נקודות שהושגו מעידות על תפקוד לקוי של שיווי משקל ועל כך שנדרש כיסא גלגלים; ציון של 21-40 נקודות מצביע על כך שלנבדק יש פונקציית איזון מסוימת והוא צריך ללכת עם סיוע; ציון של 41-56 נקודות מצביע על תפקוד שיווי משקל טוב ועל כך שהנבדק יכול ללכת באופן עצמאי28.
  5. בצע הערכת סיכון לנפילה.
    1. בצע את הבדיקה המתוזמנת וללכת (TUGT)29 על חולי שבץ. בקשו מהנבדק לקום מהכיסא, ללכת 3 מ', לסובב את גופו, ואז לחזור ולשבת בכיסא במהירות נוחה כדי להבטיח בטיחות. במקביל, בקשו מהמעריך לתזמן את כל התהליך מהוצאת צו היציאה ועד לישיבה על הכיסא.
    2. הערך את התוצאה המתקבלת כדלקמן: אם הזמן הכולל עבור הנושא להשלים TUGT ≥14 שניות, זה מציין כי הנושא יש את הסיכון ליפול29.

3. הערכות משימות Stroop

  1. בצע את הערכת המשימה היחידה של Stroop (משימת Stroop בלבד; איור 1).
    1. בקשו מהמטופל לשבת בכיסא יציב.
    2. הפעל את תוכנת מצגת התמריצים המסחרית ובחר את מבחני ההתאמה. צור פרופיל חדש עבור המטופל. בחר את מבחני ההתאמה של משימת Stroop וחזור על שלושה ניסויים.
      1. בצע את הפרדיגמה הניסויית הבאה. תכנן את הניסוי עם זמן מנוחה של 10 שניות ולאחר מכן בקש מהמטופל לבצע מבחן קוגנטיבי אחד בתדירות של 6 שניות עבור סך של שלושה ניסויים, כאשר לכל ניסוי יש גירוי של 60 שניות + מנוחה של 60 שניות.
      2. הגדר את משך הזמן הכולל של הניסוי ל- 370 שניות (התהליך הספציפי מוצג באיור 1). בשלב המנוחה, בקשו מהמטופל להירגע. כאשר הניסוי נמצא בשלב הגירוי, בקשו מהמטופל לבצע את הבדיקה הקשורה בקשב, להשלים את המשימה ב-6 שניות ולהשלים אותה 10x ב-60 שניות.
    3. בקש מהמטופלים לעקוב אחר ההוראות עבור שני ניסויי הבדיקה כמתואר להלן.
      1. בחר את מבחני ההתאמה. לחץ על לחצן החץ שמאלה () בהקדם האפשרי כאשר Equation 1 הוא מוצג משמאל לריבוע. לחץ על לחצן החץ ימינה (→) בהקדם האפשרי כאשר Equation 2 הוא מוצג בצד ימין של הריבוע.
      2. בחר את מבחני אי-ההתאמה, החולקים שלב זהה לזה של מבחני ההתאמה. לחץ על לחצן החץ שמאלה (←) בהקדם האפשרי כאשר Equation 2 הוא מוצג משמאל לריבוע, תוך התעלמות ממשמעות התו והתמקדות במיקומו.
      3. לחץ על לחצן החץ ימינה (→) בהקדם האפשרי, כאשר Equation 1 הוא מוצג בצד ימין של הריבוע, תוך התעלמות ממשמעות התו והתמקדות במיקומו. סיים את המשימה, שמור את הנתונים וייצא את הנתונים למסד נתונים שנבנה באופן עצמי.
  2. בצע את הערכת המשימה הכפולה של Stroop (משימת Stroop + בקרת איזון).
    1. בקשו מהמטופל לשבת על כדור איזון כאשר המטפל אחראי להגנת המטופל. תן למטופל להשלים את פרדיגמת הניסוי של סטרופ עם השלבים שהוזכרו לעיל (שלבים 3.1.1.-3.1.5).
      1. כאשר הניסוי נמצא בשלב מנוחה, בקשו מהמטופל לשמור על שיווי משקל ולהירגע על כדור האיזון ככל האפשר. כאשר הניסוי נמצא במצב של גירוי, בקשו מהמטופל לבצע את הבדיקה הקשורה לתשומת לב תוך שמירה על שיווי משקל על כדור האיזון ככל האפשר.

4. הערכת fNIRS

  1. מקמו 10 מקורות אור ו-12 מקלטים על מכסה הבדיקה fNIRS כדי להתאים לארבעת אזורי העניין (ROIs) של מחקר זה, הכוללים את קליפת המוח הקדם-מצחית השמאלית (LPFC), קליפת המוח הקדם-מצחית הימנית (RPFC), קליפת המוח המקדמת השמאלית (LPMC) וקליפת המוח המקדמת הימנית (RPMC).
  2. הכנת הנושא
    1. ליידע את הנבדקים על מטרת הניסוי ולהתבונן בחולים.
    2. ודא את אתר ה- Cz בחלק העליון של כובע הבדיקה, הנקודה הרביעית מהמצח לאונה העורפית בקו האמצע של הכובע המלא. יש לוודא שנקודת האמצע של החיבור נמצאת בין שורש האף לקצה התחתון של הבליטה העורפית, נקודת ההצטלבות של החיבור משורש האף לבליטה העורפית, או החיבור בין הפוסה האוריקולרית העליונה של שתי האוזניים (cymba conchae).
    3. הניחו את הכובע על ראשו של הנושא וכווננו את מיקום הכובע כך שנקודת ה-Cz על ראשו של הנושא תחפוף לנקודת ה-Cz שעל הכובע. הדקו את העניבה משני צידי הכובע ואפשרו לאוזני הנבדק לחדור דרך הרווח; החלק הקדמי של הכובע מחובר באופן טבעי למצח, והגב מחובר באופן טבעי לאוקסיפוט.
  3. רכישה וטרום רכישה
    1. פתח את התוכנה, בחר את נושא הניסוי והזן את המידע הבסיסי של המטופלים. הגדר את תדירות הדגימה ל- 11 הרץ.
    2. לחץ על הלחצן Pre-acquisition כדי להתחיל טרום רכישה ולכייל את אות הבדיקה. בהתאם לעוצמת האות של כל נקודה המוצגת על ידי ספקטרוסקופיית האינפרא אדום הקרוב הפונקציונלית, כוונן את נקודות האות החלשות על ידי הזזת הפקק או חשיפה נוספת של הקרקפת. כאשר עוצמת האות של כל נקודה שנאספת על-ידי המכסה נוטה להיות יציבה, הפסק את האיסוף מראש ולחץ על לחצן ההגברה האוטומטית. לחץ על לחצן התחל כדי לאסוף את האות.
      הערה: ודא את איכות האות ברכישה ולפני הרכישה באופן הבא. עקומת אות עוצמת האור המקורית צריכה להיות יציבה, מלווה בתנודת אות פעימות לב של 1-2 הרץ, והערך צריך לעמוד בסף הסביר שנקבע על ידי הציוד. עוצמת האות יכולה להיות מסומנת על ידי צבע, כאשר עוצמת אות תצוגה אפורה נמוכה, צהוב הוא טוב, ירוק הוא מצוין, ואדום הוא חזק מדי.
  4. בצע הערכת משימה בודדת של Stroop המסונכרנת עם fNIRS. לאחר מכן, בצע הערכת משימות כפולות של Stroop המסונכרנת עם fNIRS.

5. עיבוד וניתוח נתונים

  1. עיבוד מידע כללי ונתוני הערכה קלינית של המטופלים.
  2. נתח את הנתונים האינפרא-אדום הקרוב באמצעות חבילת התוכנה NirSpark ב- MATLAB.
    1. בצע עיבוד מקדים של נתונים.
      1. לחץ על הלחצן אל תכלול כדי לבטל את מרווח הזמן שאינו קשור לניסוי. לחץ על לחצן תנועה כדי לחסל חפצי תנועה הנגרמים על ידי פעילויות פיזיולוגיות כמו נשימה, דופק, דופק וכו ', ופעילויות לא רצוניות כמו מצמוץ, בליעה וכו ', ולהמיר את אות עוצמת האור לאות צפיפות אופטית.
      2. לחץ על הלחצן Filter כדי לבחור במסנן הפסים (0.01-0.2 הרץ) כדי להסיר רעש פיזיולוגי ואינסטרומנטלי. לחץ על לחצן Hemo כדי לחשב את השינויים היחסיים של oxyhemoglobin (HbO2) ו deoxyhemoglobin (HbR) על פי חוק Beer-Lambert שונה ולהמיר את אות הצפיפות האופטית לתוך אות ריכוז החמצן בדם.
        הערה: HbO 2 רגיש יותר לשינויים בין תנאים מאשר HbR, ולכן ניתוח עוקב משתמש רק בנתוני HbO2 בפרוטוקול מחקר זה.
    2. בניית מודל ליניארי כללי (GLM)
      1. בחר HbO2 בסוג Hemo כנתוני הניתוח. לחץ על לחצן מפרט כדי לקחת שניות כיחידת הזמן ובחר את סוג HRF הסטנדרטי כפונקציית הבסיס. לאחר מכן, בטל את שלב המנוחה כדי להקים את מטריצת התכנון GLM ובחר את שלב הגירוי במשימה בהתאם לתכנון הניסוי.
      2. לחץ על לחצן הערכה כדי להתאים את מטריצת העיצוב הוקמה לנתונים שנאספו. לחץ על לחצן תצוגה כדי להוציא את ערך β המחושב.
        הערה: GLM הוא שילוב ליניארי של אותות המודינמיים נצפים (משתנה תלוי) כרגרסיות מעניינות (משתנה משימה), משתנים מיותרים (כגון רעש פני השטח הנמדדים בערוצים קצרי טווח) ומונחי שגיאה.
    3. חשב את ערך β באופן הבא. חישוב נתוני ניסוי בהחזר ההשקעה באמצעות מודל המתאם הליניארי שנקבע. קבל את פרמטרי GLM של הערוץ הנדרש וגזור את הערך β של הפעלת המוח בכל תנאי ניסוי (כלומר, מקדם המשקל במודל הלינארי) לניתוח.
  3. הפעל את תוכנת מצגת הגירוי המסחרית כדי לייצא את נתוני הביצועים של משימות קוגנטיביות במשימת Stroop ולהשיג את הדיוק (ACC) וזמן התגובה (RT) לניתוח נתונים סופי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מחקר זה מציג תוצאות של חולה שבץ בתפקוד גבוה, שהיה גבר בן 71 שסבל משבץ איסכמי עם המיפלגיה שמאלית לפני שנתיים. דימות התהודה המגנטית (MRI) הציג אוטם כרוני דו-צדדי מהגרעינים הבסיסיים לכתר המקרין. הוא היה מסוגל ללכת ולחיות באופן עצמאי בקהילה, אך לא היה מרוצה מההתאוששות הקוגניטיבית שלו. עם זאת, כל ההערכות הפונקציונליות היו בטווח הנורמלי: FMA = 100, BBS = 56/56, TUGT = 6, MoCA = 26/30, CDR = 0.5, מבחן אלברט = 0. יתר על כן, גייסנו גם נבדקת בריאה צעירה אחת כקבוצת הביקורת. פרטי הנבדקים מוצגים בטבלה 1.

תוצאות ההערכה של משימה יחידה/כפולה המבוססות על פרדיגמת Stroop הראו כי בחולי שבץ בתפקוד גבוה המבצעים את מבחן Stroop במשימה אחת, RT של ניסויי מבחן ההתאמה היה קצר יותר מזה של ניסויי מבחן אי-ההלימה, וה-ACC היה דומה לניסויי מבחן אי-ההתאמה (RT Congruence = 547.62 ms, RTIncongruence = 565.07 ms; ACC Congruence =ACC Incongruence = 100%). בעת ביצוע ניסויי בדיקת התאמה דו-משימתית, RT של חולי שבץ בתפקוד גבוה היה גבוה מזה של נבדקים צעירים ובריאים, וגם ה- ACC שלהם היה נמוך יחסית (שבץ RT = 587.03 ms,בריאות RT = 363.07 ms; שבץ ACC = 93.33%, בריאות ACC = 100%), וההבדל בניסויי מבחני אי-ההתאמה היה גדול מזה שבמבחני ההתאמה (שבץ RT = 613.03 מילישניות,בריאות RT = 384.67 אלפיות השנייה; שבץ ACC = 90%,בריאות ACC = 100%; טבלה 2).

התוצאות עבור תפקוד המוח הראו כי הערך β של ROI בחולה שבץ היה נמוך מזה של נבדק צעיר בריא במהלך תהליך של ביצוע משימות כפולות (RDLPFC: βשבץ = −0.006,בריאות β = 0.1366; LDPFC:β שבץ = −0.0196,בריאות β = 0.0976). שאר אזורי המוח מוצגים באיור 2 ובאיור 3.

Figure 1
איור 1: פרדיגמת Stroop של משימה יחידה/כפולה ועיצוב fNIRS . (A) מבחני התאמה. (ב) מבחני אי-התאמה. (C) דיאגרמת ציר הזמן של פרדיגמת Stroop של משימה יחידה/כפולה. קיצורים:ms = אלפית השנייה; s = שני; Equation 1 = שמאל; Equation 2 = ימין. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: ערכי β בהחזר ההשקעה של אפקט Stroop בעל הפעילות הכפולה. ערכי β של החזר השקעה בחולה שבץ היו נמוכים יותר מאלה של הנבדק הצעיר והבריא במהלך המשימה הכפולה Stroop. קיצורים: החזר השקעה = אזורי עניין; RDLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; LDPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית השמאלית; RPMC = קליפת המוח המקדמת הימנית; LPMC = קליפת המוח הפרו-מוטורית השמאלית; RSM1 = קליפת המוח הסנסורית-מוטורית הראשית הימנית 1; RPMC = קליפת המוח הסנסורית-מוטורית הראשונית הימנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: ריכוז החמצן בדם באזורי המוח של חולה שבץ ונבדק צעיר ובריא תחת אפקט סטרופ בעל המשימה הכפולה. (A) ריכוז חמצן בדם באזורים במוח של חולה שבץ תחת אפקט סטרופ דו-משימתי. (B) ריכוז החמצן בדם באזורי המוח של הנבדק הצעיר והבריא תחת אפקט סטרופ בעל המשימה הכפולה. ערכי β מסומנים בסרגלי צבע. התוצאות של תפקוד המוח הראו כי הערך β של ROI בחולה שבץ היה נמוך מזה של נבדק צעיר ובריא במהלך ביצוע מטלה כפולה. קיצורים: R-DLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית הימנית; L-DLPFC = קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית השמאלית; R-PMC = קליפת המוח המקדמת הימנית; L-PMC = קליפת המוח הפרו-מוטורית השמאלית; R-SMI = קליפת המוח הסנסורית-מוטורית הראשית הימנית; R-PMC = קליפת המוח הסנסורית-מוטורית הראשונית הימנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

מאפיינים נושא צעיר ובריא חולה שבץ מוחי
גיל (שנה) 21 71
מין נקבה זכר
BMI (ק"ג/מ"ר2) 22.27 23.81
הערכה קוגנטיבית
מקבץ הערכה קוגנטיבי מונטריאול (MoCA) 30/30 26/30
דירוג דמנציה קלינית (CDR) 0 0.5
המבחן של אלברט 0 0
הערכת מנוע ושיווי משקל
שלב ברונסטרום NT שלב V
הערכת פוגל-מאייר (FMA) 100 100
סולם מאזן ברג (BBS) 56/56 52/56
מבחן Timed Up and Go (TUGT) (ים) 6 11
קיצורים: BMI, מדד מסת הגוף; ק"ג/מ"ר2, קילוגרם למ"ר; NT, לא ניתן לבדיקה; ס', שנייה.

טבלה 1: המידע הבסיסי והמאפיינים של הנבדק הצעיר והבריא ושל חולה השבץ.

מבחני התאמה מבחני אי-התאמה
ACC RT(ms) ACC RT(ms)
חולה השבץ המוחי 93.33% 587.03 90% 613.03
הסובייקט הצעיר והבריא 100% 363.07 100% 384.67
קיצורים: ACC, דיוק; RT, זמן תגובה; מ.ס., אלפית השנייה.

טבלה 2: ה-ACC וה-RT של הנבדק הצעיר והבריא ושל חולה השבץ במטלה הכפולה. קיצורים: ACC = דיוק; RT = זמן תגובה; ms = אלפית השנייה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במחקר שלנו, התוצאות של סולמות הערכה קוגניטיביים קליניים שגרתיים עבור מטופל שבץ בתפקוד גבוה לא הראו ליקויים קוגניטיביים משמעותיים. עם זאת, סולמות הערכה אלה עשויים להראות אפקט תקרה ולהיות פחות רגישים לזיהוי הליקויים הקוגניטיביים הקלים של חולי שבץ בתפקוד גבוה. לפיכך, פרוטוקול זה בחר עוד יותר ACC ו- RT בהערכת מטלה כפולה המבוססת על פרדיגמת Stroop כאינדיקטורים עיקריים לזיהוי הליקויים הקוגנטיבים של חולי שבץ בתפקוד גבוה. התוצאות הראו שכאשר מטופל שבץ בתפקוד גבוה ביצע את פרדיגמת Stroop במטלה כפולה, ה-RT שלו היה ארוך משמעותית מזה של הנבדק הצעיר והבריא, ה-ACC היה גם נמוך יחסית, וההבדל במבחני אי-ההתאמה היה גדול מזה שבמבחני ההתאמה. חוץ מזה, המחקר השתמש גם ב-fNIRS כדי לזהות את מידת הפעילות המוחית של הנבדקים באזורים קוגניטיביים במהלך ביצוע המשימה היחידה/כפולה בזמן אמת כדי לאמת את היתכנות התוכנית. הנתונים מראים כי הערך β של ROI של חולה שבץ בתפקוד גבוה היה נמוך מזה של הנבדק הבריא.

פרוטוקול מחקר זה עיצב את פרדיגמת Stroop בשילוב עם בקרת תנועה ומודולי סולם ההערכה התפקודית המוטורית של הסולמות הקליניים השגרתיים, כולל FMA, BBS ו- TUGT. ביניהם, FMA שימש להערכת תפקוד מוטורי הגפיים התחתונות של הנבדקים, BBS שימש להערכת תפקוד שיווי משקל, ו- TUGT שימש להערכת הסיכון לנפילה. תוצאות ההערכה היו כולן בטווח התקין של התפקוד המוטורי. תוצאות ההערכה של הסולמות הקליניים השגרתיים הראו כי חולה השבץ שנכלל במחקר היה חולה שבץ בתפקוד גבוה. מצד שני, זה גם הבטיח כי הנושא שנכלל היה מסוגל להשלים את המשימה המוטורית בניסוי. בנוסף, מודולי סולם הערכת התפקוד הקוגנטיבי של הסולמות הקליניים השגרתיים כללו את MoCA, CDR ומבחן אלברט. ביניהם, MoCA ו- CDR שימשו להערכת רמת הקוגניציה, ומבחן אלברט שימש כדי להעריך אם הנבדק סבל מהזנחה מרחבית חד צדדית. בהתחשב בכך שסולמות הערכת התפקוד הקוגניטיבי הקליני הם כמותיים למחצה ויש להם אפקט תקרה וכי קיים חוסר רגישות בהערכת חולים עם תפקוד קוגניטיבי קל, הגורם למגבלות מסוימות בהערכת סולמות קליניים לחולי שבץ בתפקוד גבוה, יש למצוא גישה מעולה לפתרון בעיה זו. יתר על כן, פרוטוקול המחקר השתמש ב- ACC וב- RT של פרדיגמת Stroop כאינדיקטורים אובייקטיביים לשיפור הרגישות של תוצאות ההערכה.

על פי התוצאות המייצגות, כאשר חולה שבץ בתפקוד גבוה ביצע את פרדיגמת Stroop של משימה אחת, RT של ניסויי מבחן ההתאמה היה קצר יותר מזה של ניסויי מבחן אי-התאמה, וה-ACC היה בר השוואה בין שני ניסויי המבחן. במהלך פרדיגמת המשימה היחידה, מטופל שבץ בתפקוד גבוה היה מסוגל להשלים את מבחן Stroop היטב, ולא הראה ליקויים קוגניטיביים ברורים. עם זאת, כאשר מטופל שבץ בתפקוד גבוה ביצע את פרדיגמת Stroop במטלה כפולה, RT היה גבוה משמעותית מזה של הנבדק הצעיר והבריא, וה- ACC של חולה שבץ בתפקוד גבוה היה נמוך יותר. יתר על כן, ההבדל בניסוי מבחן אי-ההתאמה היה משמעותי יותר מאשר במבחן ההתאמה. במהלך פרדיגמת המשימה הכפולה, לחולה שבץ בתפקוד גבוה הייתה יכולת חלשה לבצע את שתי המשימות בו זמנית בשל הליקויים הקוגניטיביים הפוטנציאליים שלו. המטופל משתמש לעתים קרובות באסטרטגיות פיצוי (כלומר, כדי לשמור על יציבות על ידי הקרבת ביצועי משימות קוגניטיביות), אשר חושפת את הליקויים הקוגנטיבים במונחים של ביצועי משימות גרועים יחסית. במבחני אי-התאמה, הקושי של המטלות הקוגנטיביות עלה, מה שהפך את ההבדל בביצועים בין חולה שבץ בתפקוד גבוה לבין נבדק צעיר ובריא למשמעותי יותר וחשף ביתר קלות את הליקויים הקוגניטיביים של חולה שבץ בתפקוד גבוה. לכן, מחקר זה מציע גישת הערכה דו-משימתית המבוססת על פרדיגמת Stroop לזיהוי ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה.

בנוסף, המחקר השתמש גם בטכניקת fNIRS כדי לאמת את ההיתכנות של פרוטוקול זה. במחקר מקרה, fNIRS שימש לניטור הפעילות המוחית של הנבדקים באזורים קוגניטיביים בזמן אמת במהלך מטלה בודדת או כפולה, ושישה ROI מאזורים קוגניטיביים נבחרו כדי לחשב את הערך β30. תוצאות מחקר המקרה הראו כי הערך β של החזר השקעה בחולה שבץ היה נמוך מזה של הנבדק הבריא. בתהליך ביצוע המשימה הכפולה, הנבדק הבריא השתמש במשאבי המוח כדי להשלים את המשימה הקוגנטיבית ואת המשימה המוטורית בו זמנית באמצעות הפעלת אזורי מוח נוספים; כאשר חולה שבץ בתפקוד גבוה ביצע את המשימה הכפולה, אזורים מספיקים במוח לא היו פעילים בגלל נזק חלקי לתפקוד המוח. לכן, מספיק משאבי מוח לא נוצרו כדי לעמוד בדרישות של ביצוע משימות קוגניטיביות ומוטוריות בו זמנית, מה שהפך את הביצועים נמוכים יותר מזה של הנושא הבריא. על פי תוצאות ניטור fNIRS, מידת ההפעלה המוחית בחולה שבץ בתפקוד גבוה אכן הייתה פחותה מזו של הנבדק הבריא, מה שאישר את ההיתכנות של שימוש בפרדיגמת Stroop הכפולה לזיהוי ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה.

למרות שמספר הנבדקים הכלולים מוגבל במחקר זה, מחקר מקרה מוקדם יותר של Zlatko Matjačić et al.31 הוכיח כי אימון איזון הפרעות באמצעות רובוט עשוי להיות שיטה ישימה, וממצא זה ממחיש את היעילות של מקרה המבחן המוצג כאן. יתר על כן, מחקר זה מציג את כל התהליך של תכנון הניסוי ומדגים את ההיתכנות של פרוטוקול זה בעזרת תוצאות של מקרה מבחן. לפני הניסוי, הנבדקים צריכים להבין את הכללים ולבצע את התהליכים של מבחן Stroop מספיק. בנוסף, בדיקה מקדימה אחת או שתיים צריכות להתבצע על ידי נבדקים לפני הניסוי הרשמי כדי להתקדם בצורה חלקה ולשפר את דיוק הנתונים. מלבד זאת, יש להבטיח את בטיחותו של חולה השבץ המוחי בתפקוד גבוה כל הזמן על כדור האיזון במהלך פרדיגמת השטרופ הכפולה, ולכן יש לוודא שיש איש צוות מקצועי האחראי על בטיחות הנבדקים.

לפרוטוקול זה יש כמה מגבלות. ראשית, מחקר זה נועד להדגים שיטת הערכה דו-משימתית שיכולה לזהות ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה. התוצאות המייצגות מציגות תוצאות הערכה של נבדק אחד בלבד. שנית, פרוטוקול זה לוקח רק את מטלת שיווי המשקל הקוגנטיבית כפרדיגמת המשימה הכפולה ואינו מציג מגוון של סכמות הערכה של מטלה כפולה. מחקרים עתידיים יידרשו כדי להשלים זאת.

מחקר זה מציע את פרדיגמת Stroop הדו-משימתית, אשר יכולה לשמש לזיהוי ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

מחקר זה נתמך על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס '81804004, 81902281), הקרן למדע פוסט-דוקטורט בסין (מס '2018M643207), פרויקט ועדת הבריאות העירונית של שנזן (מס 'SZBC2018005), פרויקט המדע והטכנולוגיה של שנזן (מס 'JCYJ20160428174825490), תוכנית ההדרכה הכללית של בריאות עירונית גואנגזו ותכנון המשפחה (מס '20211A010079, 20211A011106), קרן גואנגג'ואו והאוניברסיטה (מס '202102010100), קרן האוניברסיטה הרפואית גואנגזו (מס 'PX-66221494), מעבדת מפתח של מוסדות להשכלה גבוהה בגואנגדונג [מספר מענק: 2021KSYS009] ומחלקת החינוך של מחוז גואנגדונג [מספר מענק: 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

Retraction גיליון 190 Stroop משימה כפולה ספקטרוסקופיה פונקציונלית כמעט אינפרא אדום
פרדיגמת Stroop דו-משימתית לאיתור ליקויים קוגניטיביים בחולי שבץ בתפקוד גבוה
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