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Neuroscience

高機能脳卒中患者の認知障害を検出するためのデュアルタスクストループパラダイム

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

臨床評価尺度は、高機能脳卒中患者の認知機能障害に対して十分に敏感です。デュアルタスクパラダイムは、認知機能障害の評価と認知トレーニングにおいて利点と可能性を提示します。ここでの研究では、高機能脳卒中患者の認知機能障害を特定するためのデュアルタスクストループパラダイムを提案しています。

Abstract

一般的な臨床認知評価尺度は、高機能脳卒中患者の認知障害に対して十分に敏感ではありません。デュアルタスク評価は、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するための利点があり、臨床評価と認知トレーニングに徐々に適用されています。さらに、Stroopパラダイムは、従来の臨床認知評価尺度よりも注意評価の感度と特異性が高くなっています。したがって、この研究は、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するためのストループパラダイムに基づくデュアルタスク評価を提示します。本研究では、Stroopパラダイムに基づくシングルタスクおよびデュアルタスク評価を実証し、ケース実験と同期機能近赤外分光評価を通じてその実現可能性を確認します。ストループ反応時間と正解率は、被験者の認知レベルを評価するための主要な指標として使用されます。この研究プロトコルは、天井効果を理解するための新しいアイデアを提供することを目的としています 高機能脳卒中患者の一般的な臨床評価の失敗。

Introduction

脳卒中は人間の障害の主な原因であり1 、さまざまな程度の運動障害、認知障害、感情障害、およびその他の機能障害を引き起こす可能性があります2。予後が良く、わずかな機能障害しかない脳卒中患者の中には、日常生活においてより大きな機能的自律性を示すものもありますが、障害の機能状態は、仕事への復帰や以前の活動をサポートするのに十分ではない可能性があります。これらの患者は、高機能脳梗塞患者3、4と呼ばれる。軽度の機能障害のため、モントリオール認知評価(MoCA)5 や臨床認知症評価(CDR)6などの機能スケールの一般的な評価を通じて、特に認知機能の観点から機能障害を特定することは困難です。したがって、高機能脳卒中患者の認知機能障害を特定するための客観的かつ簡便な方法を開発する必要があります。

近年、評価とトレーニングにおけるデュアルタスクパラダイムの利点は徐々に評価されるようになりました7,8。例えば、患者は、単純な認知的単一タスク(例えば、計算)では正常に実行され得るが、追加のタスクが追加される9、10(例えば、カウントしながら歩く)場合には、様々な程度の認知低下を示す。Manafらは、脳卒中患者が認知運動の二重タスクを実行するときに、認知タスクのパフォーマンスを犠牲にして安定性を維持するなど、代償戦略を使用することが多いことを発見しました11。したがって、デュアルタスク評価は、高機能脳卒中患者の認知障害を特定する上で利点がある可能性があります。一方で、デュアルタスクアセスメントの内容は、周囲の環境を観察しながら歩いたり、話したり電話したりするなど、単一のタスクよりも日常生活に近いものです。以前の研究では、歩行+命名タスクと歩行+横断障害物タスクは、実際の環境での歩行をシミュレートするように設計されました12。

一方、デュアルタスクにおける実行能力は、分割注意(高度な認知機能のカテゴリーに属する)と密接な関係があります13。分割注意は、複数のタスクを同時に処理し、2つ以上のタスクに注意を割り当てる能力です14。この認知スキルは、日常活動の効率を向上させるために非常に重要です。したがって、デュアルタスク評価の結果は、個人の分割された注意を反映するために使用できます。通常、人々は日常生活の中で2つ以上の単純な作業を同時に処理することができ、邪魔されることはありません。しかし、脳機能が損なわれている場合、単純な二重タスクに直面したときに、より多くの二重タスク干渉があるかもしれません。すなわち、二重タスクを実行する場合、分割注意の減少は、1つまたは2つのタスクのパフォーマンスを障害させる可能性がある15。デュアルタスク実行は、高機能脳卒中患者の高度な認知機能障害を検出できる可能性が高いと結論付けられています。

ストループパラダイムは、ストループ効果(紛争効果としても知られている)16を研究するための古典的な実験パラダイムであり、認知機能テスト、特に注意抑制の分野での注意評価に広く使用されています17。古典的なストループ効果は、支配的な反応の干渉のために、個人が非支配的な刺激に迅速かつ正確に反応することが困難であるという事実を指す。これにより、非支配刺激に対する応答時間が長くなり、応答精度が低下します。支配的な反応と非支配的な反応の間の反応時間または正解率の差は、ストループ効果18です。したがって、ストループには高いレベルの注意が必要です19。ストループ効果が小さいほど注意抑制が高くなり、ストループ効果が大きいほど注意抑制の低下を表します18。

Stroopパラダイムは、高機能脳卒中患者の認知機能障害の評価に適している可能性があり、従来の臨床評価尺度20よりも注意評価に対する感度と特異性が高い。したがって、この研究では、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するために、ストループパラダイムに基づくデュアルタスク評価を設計しました。プロトコルには、脳卒中患者の認知機能、下肢運動機能、およびバランス機能の臨床評価も含まれており、患者がデュアルタスク評価を完了できるようにします。機能的近赤外分光法(fNIRS)は、二重課題の下で高機能脳卒中患者の脳機能の活性化を検出するための脳機能の客観的評価ツールとして使用されました。Stroopパラダイムに基づくデュアルタスク評価スキームの有効性と実現可能性を、臨床診療に新たな側面を提供するニューロイメージングの観点から検証しました。

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Protocol

このプロジェクトは、広州医科大学第5付属病院の医療倫理協会(番号KY01-2020-08-06)によって承認され、中国臨床試験登録センター(No. ChiCTR2000036514)。この研究でデータを使用するためのインフォームドコンセントが患者から得られました。

1. 採用情報

  1. 画像検査-診断によって確認された安定した状態の脳卒中患者を募集することは、中国医師会神経学支部(2005)の脳血管疾患の診断基準に準拠しています。ブルンストロームステージIV21で脳卒中の患者を選択してください。
  2. 患者が基本的な日常活動を独立して完了できることを確認します。患者に明らかな認知障害がなく、次の要件を満たしていることを確認します:正常範囲のMoCA。一方的な怠慢はありません(アルバートのテスト、省略の数≤2)22;言語障害などの他の神経疾患はありません。この研究を完了するために関連する指示に協力することができます。
  3. 被験者が自発的にテストに参加し、インフォームドコンセントフォームに署名することを確認します。

2. 臨床評価

  1. 名前、性別、生年月日、教育レベル、ボディマス指数、病歴、投薬歴などの被験者情報を記録します。
  2. 認知機能評価を実行します。
    1. 被験者の注意力と集中力、実行機能、記憶、言語、視覚構造スキル、抽象的思考、コンピューティング、およびオリエンテーションに対処する11の質問をすることにより、脳卒中患者に対してMoCA23 を実行します。
    2. MoCAの合計スコアは30で、これは教育レベルに関連しています。被験者が12年未満の教育を受けた場合は、MoCAの合計スコアに1ポイントを追加します。26以上のスコアを通常の23と見なします。
    3. 脳卒中患者にCDR24 を実行します。脳卒中患者とその家族への構造化されたインタビュー中に情報を収集し、記憶、方向性、判断と問題解決、仕事と社会的相互作用、家族生活と個人的な趣味、自立生活の6つの側面で被験者の能力を評価します。
    4. 可能な最高スコアは3です。得られたスコアを次のように評価します:合計スコア= 0は認知症がないことを示します。合計スコア= 0.5は認知症の疑いを示します。合計スコア= 1は軽度の認知障害を示します。合計スコア= 2は中等度の認知障害を示します。合計スコア=3は重度の認知障害24を示す。
    5. 脳卒中患者の片側空間無視(USN)の存在を検出するためにアルバートのテストを実行します。被験者に、一枚の紙にランダムな方向に置かれたすべての線を消すように依頼します。
    6. それぞれ長さ約2 cmの一連の40本の黒い線を、6列のx8.6サイズの紙の白い11枚のシートにランダムに向けて提示します。テストシートの両側に交差していない線の数に基づいて、USNの有無を評価します。いずれかの線が交差せずに残っており、これらの交差していない線の70%以上が運動障害と同じ側にある場合、これは一方的な空間無視を示しています。
  3. 運動機能評価を行います。
    1. 脳卒中患者に対してFugl-Meyer評価(FMA)を実行して、脳卒中後の片麻痺患者の運動機能、感覚、バランス、関節可動域、および関節痛を評価します。運動領域には、肩、肘、前腕、手首、手、腰、膝、足首の動き、協調、および反射作用を評価する項目が含まれます。
    2. 運動機能スコアは0(片麻痺)から100ポイント(正常な運動能力)の範囲で、上肢で66ポイント、下肢で34ポイントに分けられます。次のようにスコアを評価します:0〜49ポイントは重度の運動障害を示します。50〜84ポイントは、顕著な運動障害を示します。85〜95ポイントは中等度の運動障害を示します。96〜99ポイントは、わずかな運動障害を示します。
  4. バランス関数評価を実行します。
    1. 脳卒中患者にベルクバランススケール(BBS)27 を行い、座位バランス、立位バランス、体移動、回転、片足立位など、簡単なものから難しいものまで合計14項目あります。
    2. 次のようにスコアを評価します:スケールの最高スコアは56です。合計スコア<40ポイントは、転倒のリスクを示唆しています。得点が0〜20ポイントは、バランス機能が悪く、車椅子が必要であることを示します。得点された21〜40ポイントは、被験者が一定のバランス機能を有し、補助を受けて歩く必要があることを示唆している。41〜56点の得点は、良好なバランス関数を示唆し、被験者は独立して歩くことができることを示唆している28。
  5. 評価が下がるリスクを実行します。
    1. 脳卒中患者に対してタイムアップアンドゴーテスト(TUGT)29 を実行します。被験者に椅子から立ち上がって3m歩き、体を回してから戻って快適な速度で椅子に座るように依頼し、安全を確保します。同時に、評価者に出発命令の発行から椅子に座るまでのプロセス全体の時間を計るように依頼します。
    2. 被験者がTUGTを完了するための合計時間が≥14秒である場合、被験者が転倒するリスクがあることを示しています29。

3.ストループタスクの評価

  1. ストループ単一タスク評価を実行します (ストループ タスクのみ。 図1)。
    1. 患者に安定した椅子に座るように依頼します。
    2. 市販の刺激提示ソフトウェアを実行し、合同テストトライアルを選択します。患者の新しいプロファイルを作成します。Stroopタスクの合同検定試行を選択し、3つの試行を繰り返します。
      1. 次の実験パラダイムを実行します。患者の休息時間を10秒にして実験を計画し、患者に合計3回の試行で6秒の頻度で1回の認知テストを実行し、各試行に60秒の刺激+60秒の休息を行うように依頼します。
      2. 実験の合計時間を 370 秒に設定します (具体的なプロセスを 図 1 に示します)。休息段階では、患者にリラックスするように依頼します。実験が刺激段階にあるとき、患者に注意関連のテストを実行し、6秒でタスクを完了し、60秒で10倍を完了するように依頼します。
    3. 以下に説明するように、2つのテストトライアルの指示に従うように患者に依頼します。.
      1. 合同テストトライアルを選択します。をクリックすると、できるだけ早く左 (←) Equation 1 の矢印ボタンが正方形の左側に表示されます。正方形の右側に表示されたらEquation 2、できるだけ早く右(→)の矢印ボタンをクリックします。
      2. 合同検定試行と同じステップを共有する不一致検定試行を選択します。が正方形の左側に表示されたらEquation 2、できるだけ早く左(←)の矢印ボタンをクリックし、文字の意味を無視してその位置に焦点を合わせます。
      3. 矢印ボタンをできるだけ早く右 (→) にクリックし、正方形の右側に表示され、 Equation 1 文字の意味を無視してその位置に焦点を合わせます。タスクを完了し、データを保存し、データを自己構築データベースにエクスポートします。
  2. Stroop デュアルタスク評価 (Stroop タスク + バランス制御) を実行します。
    1. 患者にバランスボールに座るように依頼し、セラピストが患者の保護を担当します。患者に上記のステップ(ステップ3.1.1.-3.1.5)でStroop実験パラダイムを完了させます。
      1. 実験が休息段階にあるときは、バランスを保ち、バランスボールでできるだけリラックスするように患者に依頼します。実験が刺激の状態になったら、できるだけバランスボールのバランスを保ちながら注意関連テストを行うよう患者に依頼する。

4. fNIRS評価

  1. fNIRSテストキャップに10個の光源と12個のレシーバーを配置して、左前頭前野(LPFC)、右前頭前野(RPFC)、左プロモーター皮質(LPMC)、および右プロモーター皮質(RPMC)を含むこの研究の4つの関心領域(ROI)に対応します。
  2. 主題の準備
    1. 被験者に実験目的を伝え、患者を観察します。
    2. テストキャップの上部、額からフルキャップの正中線の後頭葉までの4番目のポイントにあるCzサイトを確認します。接続の中点が、鼻根から後頭隆起の下端まで、鼻根から後頭隆起への接続の交点、または両耳の上耳介窩(貝殻)間の接続にあることを確認します。
    3. 被験者の頭にキャップを置き、被験者の頭のCzポイントがキャップのCzポイントと一致するようにキャップの位置を調整します。キャップの両側のネクタイを締め、被験者の耳が隙間から突き刺さるようにします。キャップの前面は自然に額に取り付けられ、背面は自然に後頭部に取り付けられます。
  3. 取得と事前取得
    1. ソフトウェアを開き、実験対象を選択し、患者の基本情報を入力します。サンプリング周波数を 11 Hz に設定します。
    2. [事前集録]ボタンをクリックして、 事前集録 を開始し、テスト信号を較正します。機能性近赤外分光法で表示される各点の信号強度に応じて、キャップを動かしたり、さらに頭皮を露出させたりして、微弱な信号点を調整します。キャップによって収集された各ポイントの信号強度が安定する傾向がある場合は、事前収集を停止し、自動ゲインボタンをクリックします。[ スタート ]ボタンをクリックして、信号を収集します。
      メモ: 次のように、集録および事前集録の信号品質を確認してください。元の光強度信号曲線は安定している必要があり、1〜2 Hzの心拍信号の変動を伴い、値は機器によって設定された合理的なしきい値を満たしている必要があります。信号の強度は色で示すことができ、灰色の表示信号強度は低く、黄色は良好、緑は優れており、赤は強すぎます。
  4. fNIRSと同期したストループ単一タスク評価を実行します。次に、fNIRSと同期したStroopデュアルタスク評価を実行します。

5. データ処理と分析

  1. 患者の一般情報と臨床評価データを処理します。
  2. MATLABのNirSparkソフトウェアパッケージを使用して近赤外データを分析します。
    1. データの事前処理を実行します。
      1. [ 除外 ] ボタンをクリックして、実験に関係のない時間間隔を削除します。[モーション ] ボタンをクリックして、呼吸、心拍、脈拍などの生理学的活動、およびまばたき、飲み込むなどの不随意活動によって引き起こされるモーションアーティファクトを排除し、光強度信号を光密度信号に変換します。
      2. [フィルター]ボタンをクリックして、生理学的および機器のノイズを除去するバンドパスフィルター(0.01〜0.2 Hz)を選択します。ヘモボタンをクリックして、修正されたランベルトベールの法則に従ってオキシヘモグロビン(HbO2)とデオキシヘモグロビン(HbR)の相対変化を計算し、光学濃度信号を血中酸素濃度信号に変換します。
        注:HbO 2はHbRよりも条件間の変化に敏感であるため、その後の分析では、この研究プロトコルではHbO2データのみを使用します。
    2. 一般線形モデル (GLM) の構築
      1. 分析データとしてヘモタイプのHbO2を選択します。[仕様]ボタンをクリックして、時間単位として秒を取り、標準 HRF タイプを基本関数として選択します。次に、残りの段階を排除してGLM計画マトリックスを確立し、実験計画に従ってタスクの刺激段階を選択します。
      2. 推定ボタンをクリックして、確立された計画マトリックスを収集したデータに適合させます。[表示] ボタンをクリックして、計算されたβ値を確認します。
        注:GLMは、興味深い回帰(タスク変数)、冗長共変量(短距離チャネルで測定された表面ノイズなど)、および誤差項として観察された血行動態信号(従属変数)の線形結合です。
    3. β値は次のように計算します。確立された線形相関モデルを使用して、ROIの実験データを計算します。必要なチャネルのGLMパラメータを取得し、分析のために各実験条件下での脳活性化のβ値(つまり、線形モデルの重み係数)を導き出します。
  3. 市販の刺激提示ソフトウェアを実行して、Stroopタスクの認知タスクのパフォーマンスデータをエクスポートし、最終データ分析の精度(ACC)と反応時間(RT)を取得します。

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Representative Results

本研究では,2年前に左片麻痺を伴う虚血性脳卒中を呈した71歳の男性であった高機能脳卒中患者の結果を提示する。磁気共鳴画像法(MRI)は大脳基底核から放射冠までの両側性慢性梗塞を呈した.彼は地域社会で独立して歩き、生活することができましたが、彼の認知回復に満足していませんでした。しかし、機能評価はすべて正常範囲内でした:FMA = 100、BBS = 56/56、TUGT = 6、MoCA = 26/30、CDR = 0.5、アルバートのテスト= 0。さらに、対照として1人の若い女性の健康な被験者も募集しました。被験者の情報を 表1に示す。

ストループパラダイムに基づく単一/二重タスク評価の結果、単一タスクのストループテストを実施した高機能脳卒中患者では、合同テスト試行のRTは不一致テストトライアルのRTよりも短く、ACCは不一致テストトライアルに匹敵することを示しました(RTコングルエンス= 547.62ミリ秒、RT不一致= 565.07ミリ秒;ACCの合同 = ACCの不一致 = 100%)。デュアルタスク合同試験を実施した場合、高機能脳卒中患者のRTは健康な若い被験者のRTよりも高く、ACCも比較的低かった(RT脳卒中= 587.03ミリ秒、RTヘルス= 363.07ミリ秒;ACCストローク= 93.33%、ACCヘルス= 100%)であり、不一致テスト試行の差は合同テスト試行の差よりも大きかった(RTストローク= 613.03ミリ秒、RTヘルス= 384.67ミリ秒;ACCストローク= 90%、ACCヘルス= 100%;表 2)。

脳機能の結果は、脳卒中患者のROIのβ値は、二重タスクを実行する過程で健康な若い被験者のROI値よりも低いことを示しました(RDLPFC:β脳卒中= −0.006、β健康= 0.1366;LDPFC:βストローク= −0.0196、βヘルス= 0.0976)。残りの脳領域を図2と図3に示します。

Figure 1
図1:シングル/デュアルタスクのストループパラダイムとfNIRS設計 。 (A)合同テストトライアル。(B)不一致テストトライアル。(C)シングル/デュアルタスクのストループパラダイムのタイムライン図。略語:ms =ミリ秒;s = 秒; Equation 1 =左; Equation 2 =右。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:デュアルタスクストループ効果のROIのβ値。 脳卒中患者のROIのβ値は、デュアルタスクストループ中の健康な若い被験者のROI値よりも低かった。略語:ROI =関心領域。RDLPFC =右背外側前頭前野;LDPFC =左背外側前頭前野;RPMC = 右プロモーター皮質;LPMC =左運動皮質;RSM1 = 右一次感覚運動皮質1;RPMC =右一次感覚運動皮質。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図3:デュアルタスクストループ効果の下での脳卒中患者と健康な若い被験者の脳領域の血中酸素濃度 。 (A)デュアルタスクストループ効果の下での脳卒中患者の脳領域における血中酸素濃度。(B)デュアルタスクストループ効果の下での健康な若い被験者の脳領域の血中酸素濃度。β値はカラーバーで示されます。脳機能の結果、脳卒中患者のROIのβ値は、デュアルタスクパフォーマンス中の健康な若い被験者のROI値よりも低いことが示されました。略語:R-DLPFC =右背外側前頭前野;L-DLPFC =左背外側前頭前野;R-PMC = 右プロモーター皮質;L-PMC = 左運動前皮質;R-SMI =右一次感覚運動皮質;R-PMC = 右一次感覚運動皮質。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

特性 健康な若い被験者 脳卒中患者
年齢(年) 21 71
ジェンダー 女性 男性
BMIは(キログラム/メートル2) 22.27 23.81
認知評価
モントリオール認知評価(MoCA) 30/30 26/30
臨床認知症評価(CDR) 0 0.5
アルバートのテスト 0 0
モーターとバランスの評価
ブランストロームステージ ノーザンテリトリー Vステージ
フーグルマイヤーアセスメント(FMA) 100 100
ベルクバランススケール(BBS) 56/56 52/56
タイムアップアンドゴーテスト(TUGT) 6 11
略語:BMI、ボディマス指数;kg / m2、キログラム/平方メートル;NT、テストできません。s、2番目。

表1:健康な若年被験者と脳卒中患者のベースライン情報と特徴。

合同試験試験 不一致テストトライアル
ティッカー RT(ミリ秒) ティッカー RT(ミリ秒)
脳卒中患者 93.33% 587.03 90% 613.03
健康な若い被験者 100% 363.07 100% 384.67
略語:ACC、精度;RT、反応時間;ミリ秒、ミリ秒。

表2:二重課題における健康な若年被験者と脳卒中患者のACCおよびRT。 略語: ACC = 精度;RT = 反応時間ms =ミリ秒。

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Discussion

私たちの研究では、高機能脳卒中患者のための日常的な臨床認知評価尺度の結果は、有意な認知障害を示しませんでした。ただし、これらの評価尺度は天井効果を示し、高機能脳卒中患者の軽度の認知障害を特定するための感度が低い可能性があります。したがって、このプロトコルは、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するための主要な指標として、ストループパラダイムに基づくデュアルタスク評価でACCとRTをさらに選択しました。その結果、高機能脳卒中患者がデュアルタスクストループパラダイムを実行した場合、RTは健康な若い被験者よりも有意に長く、ACCも比較的低く、不一致テスト試行の差は合同テスト試行よりも大きかった。さらに、この研究では、fNIRSを使用して、単一/二重タスクの実行中の認知領域における被験者の脳活性化の程度をリアルタイムで検出し、スキームの実現可能性を検証しました。データは、高機能脳卒中患者のROIのβ値が健康な被験者のそれよりも低かったことを示しています。

この研究プロトコルは、モーションコントロールと組み合わせたストループパラダイムを設計しました FMA、BBS、およびTUGTを含むルーチン臨床スケールの運動機能評価スケールモジュール。その中で、FMAは被験者の下肢運動機能を評価するために使用され、BBSはバランス機能を評価するために使用され、TUGTは転倒のリスクを評価するために使用されました。評価結果はすべて運動機能の正常範囲内であった。日常的な臨床スケールの評価結果は、研究に含まれる脳卒中患者が高機能脳卒中患者であることを示しました。一方、それはまた、含まれている被験者が実験の運動課題を完了できることを保証した。さらに、日常的な臨床スケールの認知機能評価スケールモジュールには、MoCA、CDR、およびアルバートテストが含まれていました。その中で、MoCAとCDRは認知のレベルを評価するために使用され、アルバートのテストは被験者が一方的な空間無視に苦しんでいるかどうかを評価するために使用されました。臨床認知機能評価尺度は半定量的であり、天井効果があり、軽度認知機能障害患者の評価には感度が欠如しており、高機能脳明症患者の臨床尺度の評価に一定の限界があることを考慮すると、この問題を解決するための優れたアプローチを見つける必要があります。さらに、研究プロトコルは、評価結果の感度を向上させるための客観的指標として、ストループパラダイムのACCとRTを使用しました。

代表的な結果によると、高機能脳卒中患者が単一タスクのストループパラダイムを実行した場合、合同試験のRTは不一致試験のRTよりも短く、ACCは2つの試験試行間で同等であった。単一タスクパラダイムの間、高機能脳卒中患者はストループテストをうまく完了することができ、明らかな認知障害は示されませんでした。しかし、高機能脳卒中患者がデュアルタスクストループパラダイムを実行した場合、RTは健康な若い被験者よりも有意に高く、高機能脳卒中患者のACCは低かった。また,不一致試験の差は合同性試験の差よりも大きかった。デュアルタスクパラダイムの間、高機能脳卒中患者は、彼の潜在的な認知障害のために、両方のタスクを同時に実行する能力が弱まりました。患者はしばしば代償戦略(すなわち、認知課題性能を犠牲にすることによって安定性を維持する)を使用し、これは比較的低い課題遂行能力の観点から認知障害を露呈する。不一致試験では、認知課題の難易度が高まり、高機能脳卒中患者と健康な若い被験者との間のパフォーマンスの差がより顕著になり、高機能脳卒中患者の認知障害がより容易に暴露された。したがって、この研究では、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するために、ストループパラダイムに基づくデュアルタスク評価アプローチを提案します。

さらに、この研究では、このプロトコルの実現可能性を検証するためにfNIRS技術も使用しました。ケーススタディでは、fNIRSを使用して、単一/デュアルタスク期間中に認知領域における被験者の脳活性化をリアルタイムで監視し、認知領域からの6つのROIを選択してβ値30を計算しました。ケーススタディの結果は、脳卒中患者のROIのβ値が健康な被験者のそれよりも低いことを示しました。二重タスクを実行する過程で、健康な被験者は脳資源を使用して、より多くの脳領域を活性化することにより、認知課題と運動課題を同時に完了しました。高機能脳梗塞患者が二重課題を行った場合、脳機能に部分的な損傷があるため、十分な脳領域が活動していませんでした。したがって、認知課題と運動課題を同時に実行する要件を満たすのに十分な脳資源が生成されず、健康な被験者よりもパフォーマンスが低下した。fNIRSモニタリングの結果によると、高機能脳卒中患者の脳活性化の程度は、健康な被験者のそれよりも実際に低く、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するためにデュアルタスクストループパラダイムを使用することの実現可能性を確認しました。

本研究では対象者数は限られているが、Zlatko Matjačićらによる先行事例31 では、ロボットを用いた外乱バランス訓練が実施可能な方法であることが証明されており、この知見は、本事例の有効性を示している。さらに、この研究は実験計画の全プロセスを表示し、ケーススタディの結果の助けを借りてこのプロトコルの実現可能性を示しています。試験の前に、被験者は規則を理解し、ストループテストのプロセスを十分に実行する必要があります。さらに、正式な実験の前に被験者が1〜2回の事前テストを実行して、スムーズな進行とデータの精度の向上を図る必要があります。また、高機能脳卒中患者の安全は、デュアルタスクのストループパラダイムの間、バランスボールで常に確保する必要があるため、被験者の安全を担当する専門スタッフがいることを確認する必要があります。

このプロトコルにはいくつかの制限があります。まず、本研究は、高機能脳卒中患者の認知障害を特定できるデュアルタスク評価法を実証することを目的としています。代表的な結果は、1人の被験者の評価結果のみを提示します。第二に、このプロトコルは、バランス認知タスクをデュアルタスクパラダイムとしてのみ取り、さまざまなデュアルタスク評価スキームを示すことができません。これを補足するには、今後の研究が必要です。

この研究は、高機能脳卒中患者の認知障害を特定するために使用できるデュアルタスクストループパラダイムを提案します。

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Disclosures

著者は開示するものは何もありません。

Acknowledgments

本研究は、中国国家自然科学基金会(第81804004号、81902281号)、中国ポスドク科学基金会(第2018M643207号)、深セン市衛生健康委員会プロジェクト(第2018005号)、深セン科学技術プロジェクト(第201604281号74825490号)、広州市保健家族計画総合指導プログラム(第20211A010079号、20211A011106号)、広州大学基金会(第202102010100号)、 広州医科大学基金会(番号PX-66221494)、広東省高等教育機関の主要研究所[助成金番号:2021KSYS009]および広東省教育省[助成金番号: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

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リトラクション、190号、ストループ、デュアルタスク、機能近赤外分光法
高機能脳卒中患者の認知障害を検出するためのデュアルタスクストループパラダイム
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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).

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