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 for å oppdage kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter

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 for kognitiv dysfunksjon hos velfungerende slagpasienter. Dual-task paradigmet presenterer fordeler og potensial i vurdering og kognitiv trening av kognitiv dysfunksjon. Studien her foreslår et dobbeltoppgave-Stroop-paradigme for å identifisere kognitiv dysfunksjon hos velfungerende slagpasienter.

Abstract

Generelle kliniske kognitive vurderingsskalaer er ikke følsomme nok for kognitiv svikt hos velfungerende slagpasienter. Dobbeltoppgavevurderingen har fordeler for å identifisere kognitive utfall hos velfungerende slagpasienter og har gradvis blitt brukt i klinisk vurdering og kognitiv trening. Videre har Stroop-paradigmet høyere sensitivitet og spesifisitet for oppmerksomhetsvurdering enn konvensjonelle kliniske kognitive vurderingsskalaer. Derfor presenterer denne studien dobbeltoppgavevurderingen basert på Stroop-paradigmet for å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter. Denne studien demonstrerer en enkelt- og dobbeltoppgaveevaluering basert på Stroop-paradigmet og bekrefter gjennomførbarheten gjennom caseeksperimenter og synkronisert funksjonell nær-infrarød spektroskopievaluering. Stroop-reaksjonstiden og korrekt hastighet brukes som hovedindikatorer for å evaluere det kognitive nivået til fagene. Denne studieprotokollen tar sikte på å gi nye ideer for å finne ut av takeffekten ved generell klinisk vurderingssvikt for velfungerende slagpasienter.

Introduction

Hjerneslag er den viktigste årsaken til funksjonshemming hos mennesker1 og kan forårsake varierende grad av motoriske, kognitive, følelsesmessige og andre funksjonelle underskudd2. Noen slagpasienter med bedre prognose og bare små funksjonsfeil viser større funksjonell autonomi i daglige aktiviteter, men funksjonshemmingen er kanskje ikke tilstrekkelig til å støtte deres retur til arbeid eller tidligere aktiviteter. Disse pasientene omtales som velfungerende slagpasienter 3,4. På grunn av deres mindre funksjonssvikt er det vanskelig å identifisere deres dysfunksjoner, spesielt når det gjelder kognitive funksjoner, gjennom den generelle vurderingen av funksjonsskalaer, som Montreal kognitiv vurdering (MoCA) 5 og klinisk demensvurdering (CDR) 6, som har en takeffekt og dårlig følsomhet for å identifisere milde funksjonsfeil hos velfungerende slagpasienter. Derfor er det nødvendig å utvikle objektive og enkle metoder for å identifisere kognitiv dysfunksjon hos velfungerende slagpasienter.

I de senere år har fordelene med dobbeltoppgaveparadigmet i vurdering og opplæring gradvis blitt verdsatt 7,8. For eksempel kan pasienter utføre normalt på enkle kognitive enkeltoppgaver (f.eks. Beregning), men viser varierende grad av kognitiv tilbakegang når flere oppgaver legges til 9,10 (f.eks. Å gå mens du teller). Manaf et al. fant at slagpasienter ofte bruker kompenserende strategier når de utfører kognitivmotoriske doble oppgaver, for eksempel å opprettholde stabilitet ved å ofre kognitiv oppgaveytelse11. Dobbeltoppgavevurderingen kan derfor ha fordeler med å identifisere kognitive utfall hos pasienter med høytfungerende hjerneslag. På den ene siden er innholdet i dobbeltoppgavevurderingen nærmere dagliglivet enn en enkelt oppgave, for eksempel å gå mens du observerer omgivelsene eller snakke og ringe. I tidligere studier ble oppgaven å gå + navngi og gå + krysse hindringer designet for å simulere å gå i virkelige omgivelser12.

På den annen side har den utøvende evnen i doble oppgaver et nært forhold til delt oppmerksomhet (tilhørende kategorien avansert kognitiv funksjon)13. Delt oppmerksomhet er evnen til å håndtere flere oppgaver samtidig og tildele oppmerksomhet til to eller flere oppgaver14. Denne kognitive ferdigheten er av stor betydning for å forbedre effektiviteten av daglige aktiviteter. Derfor kan resultatene av dobbeltoppgavevurderingen brukes til å reflektere individets delte oppmerksomhet. Normalt kan folk håndtere to eller flere enkle oppgaver samtidig i hverdagen og blir ikke forstyrret. Men når hjernefunksjonen er svekket, kan det være mer dobbeltoppgaveforstyrrelser når de står overfor enkle doble oppgaver; Det vil si at når du utfører doble oppgaver, kan den reduserte delte oppmerksomheten sannsynligvis føre til at utførelsen av en eller to oppgaver blir svekket15. Det konkluderes med at dobbeltoppgaveutførelse er mer sannsynlig å kunne oppdage avansert kognitiv funksjonssvikt hos pasienter med høytfungerende hjerneslag.

Stroop-paradigmet er et klassisk eksperimentelt paradigme for å studere Stroop-effekten (også kjent som konflikteffekten)16, som har blitt mye brukt i oppmerksomhetsvurdering i kognitive funksjonstester, spesielt innen oppmerksomhetshemming17. Den klassiske Stroop-effekten refererer til det faktum at det er vanskelig for enkeltpersoner å reagere raskt og nøyaktig på ikke-dominerende stimuli på grunn av forstyrrelsen av den dominerende responsen. Dette resulterer i lengre responstid og lavere responsnøyaktighet for ikke-dominante stimuli. Forskjellen i reaksjonstid eller nøyaktighetsgrad mellom dominante og ikke-dominerende reaksjoner er Stroop-effekten18. Derfor krever Stroop høy oppmerksomhet19. Mindre Stroop-effekter representerer høyere oppmerksomhetshemming, mens større Stroop-effekter representerer en nedgang i oppmerksomhetshemming18.

Stroop-paradigmet kan være mer egnet til å vurdere kognitiv dysfunksjon hos pasienter med høytfungerende hjerneslag og har høyere sensitivitet og spesifisitet for oppmerksomhetsvurdering enn den tradisjonelle kliniske vurderingsskalaen20. Derfor designet denne studien en dobbel oppgavevurdering basert på Stroop-paradigmet for å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter. Protokollen inkluderer også klinisk vurdering av kognitiv funksjon, motorisk funksjon i underekstremitetene og balansefunksjon hos slagpasienter for å sikre at pasientene kan fullføre dobbeltoppgavevurderingen. Funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) ble brukt som et objektivt evalueringsverktøy for hjernefunksjon for å oppdage aktivering av hjernefunksjon hos velfungerende slagpasienter under dobbeltoppgaven. Effektiviteten og gjennomførbarheten av dual-task assessment scheme basert på Stroop-paradigmet ble verifisert fra perspektivet til neuroimaging, som gir nye aspekter for klinisk praksis.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dette prosjektet ble godkjent av Medical Ethics Association of the Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University (nr. KY01-2020-08-06) og er registrert på China Clinical Trial Registration Center (nr. ChiCTR2000036514). Det ble innhentet informert samtykke fra pasientene til å bruke deres data i denne studien.

1. Rekruttering

  1. Rekruttere slagpasienter med stabile tilstander som bekreftet ved bildeundersøkelse-diagnose samsvarer med de diagnostiske kriteriene for cerebrovaskulær sykdom av den kinesiske medisinske foreningen Neurology Branch (2005). Velg pasienter med hjerneslag på Brunnstrøm stadium IV21.
  2. Sørg for at pasientene kan fullføre grunnleggende daglige aktiviteter uavhengig. Sørg for at pasientene er uten åpenbar kognitiv svekkelse og oppfyller følgende krav: MoCA i normalområdet; ingen ensidig forsømmelse (Alberts test, antall utelatelser ≤2)22; ingen andre nevrologiske sykdommer, for eksempel språkfeil; og kan samarbeide med relevante instruksjoner for å fullføre denne studien.
  3. Sørg for at forsøkspersonene deltar frivillig i testen og signer et informert samtykkeskjema.

2. Klinisk evaluering

  1. Registrer fagets informasjon, inkludert navn, kjønn, fødselsdato, utdanningsnivå, kroppsmasseindeks, medisinsk historie og medisineringshistorie.
  2. Utfør kognitiv funksjonsvurdering.
    1. Utfør MoCA23 på slagpasienter ved å stille 11 spørsmål som adresserer fagets oppmerksomhet og konsentrasjon, utøvende funksjon, minne, språk, visuelle strukturferdigheter, abstrakt tenkning, databehandling og orientering.
    2. Den totale poengsummen til MoCA er 30, som er relatert til utdanningsnivå. Hvis emnet tok mindre enn 12 års utdanning, legg til ett poeng til den totale poengsummen til MoCA. Tenk på en poengsum på 26 og høyere som normalt23.
    3. Utfør en CDR24 på slagpasientene. Samle informasjon under strukturerte intervjuer med slagpasienter og deres familier og vurdere fagets evner i seks aspekter: minne, orientering, dømmekraft og problemløsning, arbeid og sosial interaksjon, familieliv og personlig hobby og selvstendig liv.
    4. Høyest mulig poengsum er 3. Vurder poengene som er oppnådd som følger: total score = 0 indikerer ingen demens; total score = 0,5 indikerer mistanke om demens; total score = 1 indikerer mild kognitiv svekkelse; total score = 2 indikerer moderat kognitiv svekkelse; og totalskår = 3 indikerer alvorlig kognitiv svikt24.
    5. Utfør Alberts test for å oppdage tilstedeværelsen av ensidig romlig forsømmelse (USN) hos pasienter med hjerneslag. Be motivet om å krysse ut alle linjene som er plassert i tilfeldig retning på et stykke papir.
    6. Presenter motivet med en serie på 40 svarte linjer, hver ca 2 cm lang, tilfeldig orientert på et ark med hvitt 11 i x 8,6 i størrelse papir i seks rader. Vurder tilstedeværelse eller fravær av USN, basert på antall linjer som ikke krysses på hver side av testarket. Hvis noen linjer ikke krysses og mer enn 70% av disse ukryssede linjene er på samme side som motorunderskuddet, indikerer dette ensidig romlig forsømmelse.
  3. Utfør motorisk funksjonsvurdering.
    1. Utfør Fugl-Meyer-vurderingen (FMA) på slagpasientene for å vurdere motorisk funksjon, følelse, balanse, felles bevegelsesområde og leddsmerter hos pasienter med hemiplegi etter hjerneslag. Det motoriske domenet inkluderer elementer som vurderer bevegelse, koordinering og reflekshandlinger av skulder, albue, underarm, håndledd, hånd, hofte, kne og ankel.
    2. Motorfunksjonspoengsummen varierer fra 0 (hemiplegi) til 100 poeng (normal motorisk ytelse), delt inn i 66 poeng for øvre ekstremiteter og 34 poeng for nedre ekstremiteter. Vurder poengsummen som følger: 0-49 poeng indikerer alvorlig motorisk svekkelse; 50-84 poeng indikerer markert motorisk funksjonsnedsettelse; 85-95 poeng indikerer moderat motorisk funksjonsnedsettelse; og 96-99 poeng indikerer liten motorisk svekkelse.
  4. Utfør balansefunksjonsvurdering.
    1. Utfør Berg balanseskala (BBS)27 på slagpasienten, med totalt 14 punkter fra lett til vanskelig, inkludert sittebalanse, stående balanse, kroppsoverføring, sving og stående ettben.
    2. Vurderer poengsummene som følger: Den høyeste poengsummen på skalaen er 56; En totalscore på <40 poeng antyder en risiko for å falle; 0-20 poeng scoret indikerer dårlig balansefunksjon og at rullestol er nødvendig; 21-40 poeng scoret antyder at motivet har en viss balansefunksjon og trenger å gå med assistanse; 41-56 poeng scoret tyder på god balansefunksjon og at subjektet kan gå selvstendig28.
  5. Utfør risiko for fallvurdering.
    1. Utfør timet up and go-testen (TUGT)29 på slagpasienter. Be motivet om å reise seg fra stolen, gå i 3 m, snu kroppen, gå deretter tilbake og sitte i stolen i en behagelig hastighet for å sikre sikkerhet. Be samtidig evaluatoren om å time hele prosessen fra utstedelse av avgangsordre til å sitte i stolen.
    2. Vurder resultatet oppnådd som følger: Hvis den totale tiden for emnet å fullføre TUGT ≥14 s, indikerer det at motivet har risiko for å falle29.

3. Evaluering av troppeoppgaver

  1. Utføre evalueringen av enkeltoppgaven Stroop (bare Stroop-oppgave; Figur 1).
    1. Be pasienten om å sitte i en stabil stol.
    2. Kjør den kommersielle stimuluspresentasjonsprogramvaren og velg kongruenstestforsøkene. Lag en ny profil for pasienten. Velg kongruenstestprøvene for Stroop-oppgaven, og gjenta tre prøvelser.
      1. Utfør følgende eksperimentelle paradigme. Design eksperimentet med en pasient hviletid på 10 s og be pasienten om å utføre en kognitiv test med en frekvens på 6 s for totalt tre forsøk, hvor hver prøve har en 60 s stimulus + 60 s hvile.
      2. Sett den totale varigheten av eksperimentet til 370 s (den spesifikke prosessen er vist i figur 1). I hvilefasen, be pasienten slappe av. Når eksperimentet er i stimuleringsstadiet, be pasienten om å utføre den oppmerksomhetsrelaterte testen, fullføre oppgaven på 6 s og fullføre den 10x på 60 s.
    3. Be pasientene om å følge instruksjonene for de to testforsøkene som beskrevet nedenfor.
      1. Velg kongruenstestforsøkene. Klikk pilknappen til venstre (←) så snart som mulig når Equation 1 vises til venstre for firkanten. Klikk på pilknappen til høyre (→) så snart som mulig når Equation 2 vises til høyre for firkanten.
      2. Velg inkongruenstestforsøkene, som deler samme trinn som kongruenstestforsøkene. Klikk pilknappen til venstre (←) så snart som mulig når Equation 2 vises til venstre for firkanten, ignorerer betydningen av tegnet og fokuserer på plasseringen.
      3. Klikk på pilknappen til høyre (→) så snart som mulig, når Equation 1 den vises til høyre for firkanten, ignorerer betydningen av tegnet og fokuserer på posisjonen. Fullfør oppgaven, lagre dataene og eksporter dataene til en selvbygd database.
  2. Utfør Stroop dual-task evaluering (Stroop oppgave + balansekontroll).
    1. Be pasienten om å sitte på en balanseball med terapeuten som er ansvarlig for pasientens beskyttelse. La pasienten fullføre Stroop eksperimentelle paradigme med trinnene nevnt ovenfor (trinn 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Når eksperimentet er i et hvilestadium, be pasienten om å holde balansen og slappe av på balanseballen så mye som mulig. Når eksperimentet er i stimuleringstilstanden, be pasienten om å utføre den oppmerksomhetsrelaterte testen mens du opprettholder balansen på balanseballen så mye som mulig.

4. fNIRS evaluering

  1. Plasser 10 lyskilder og 12 mottakere på fNIRS-testhetten for å korrespondere med denne studiens fire interesseregioner (ROI), som inkluderer venstre prefrontal cortex (LPFC), høyre prefrontal cortex (RPFC), venstre promotorcortex (LPMC) og høyre promotorcortex (RPMC).
  2. Forberedelse av emnet
    1. Informer fagene om eksperimentelle formål og observere pasientene.
    2. Forsikre deg om Cz-stedet øverst på testhetten, det fjerde punktet fra pannen til oksipitallappen på midtlinjen på hele hetten. Sørg for at midtpunktet i forbindelsen ligger mellom neseroten til den nedre kanten av oksipitalt fremspring, skjæringspunktet for forbindelsen fra neseroten til oksipitalt fremspring, eller forbindelsen mellom øvre auricular fossa i begge ører (cymba conchae).
    3. Plasser hetten på motivets hode og juster posisjonen til hetten slik at Cz-punktet på motivets hode sammenfaller med Cz-punktet på hetten. Stram slipset på begge sider av hetten og la motivets ører stikke gjennom gapet; Forsiden av hetten er naturlig festet til pannen, og ryggen er naturlig festet til nakkeputen.
  3. Oppkjøp og pre-oppkjøp
    1. Åpne programvaren, velg eksperimentell emne, og skriv inn pasientens grunnleggende informasjon. Sett samplingsfrekvensen til 11 Hz.
    2. Klikk på Forhåndsanskaffelse-knappen for å starte forhåndsanskaffelse og kalibrere testsignalet. I henhold til signalintensiteten til hvert punkt som vises ved funksjonell nær-infrarød spektroskopi, juster de svake signalpunktene ved å bevege hetten eller ytterligere eksponere hodebunnen. Når signalintensiteten til hvert punkt som samles inn av hetten har en tendens til å være stabil, stopper du forinnsamlingen og klikker på knappen for automatisk forsterkning. Klikk på Start-knappen for å samle signalet.
      MERK: Kontroller signalkvaliteten ved anskaffelse og forhåndsoppkjøp som følger. Den opprinnelige lysintensitetssignalkurven skal være stabil, ledsaget av en 1-2 Hz hjerteslagsignalfluktuasjon, og verdien skal oppfylle den rimelige terskelen som er satt av utstyret. Signalets intensitet kan indikeres med farge, der en grå skjermsignalintensitet er lav, gul er god, grønn er utmerket og rød er for sterk.
  4. Utfør Stroop enkeltoppgaveevaluering synkronisert med fNIRS. Deretter utfører du Stroop dual-task evaluering synkronisert med fNIRS.

5. Databehandling og analyse

  1. Behandle generell informasjon og kliniske evalueringsdata fra pasientene.
  2. Analyser nær-infrarøde data ved hjelp av NirSpark-programvarepakken i MATLAB.
    1. Utfør data pre-prosesjon.
      1. Klikk på Ekskluder-knappen for å eliminere tidsintervallet som ikke er relatert til eksperimentet. Klikk på Bevegelse-knappen for å eliminere bevegelsesartefakter forårsaket av fysiologiske aktiviteter som pust, hjerteslag, puls osv., og ufrivillige aktiviteter som å blinke, svelge osv., Og konvertere lysintensitetssignalet til et optisk tetthetssignal.
      2. Klikk på Filter-knappen for å velge båndpassfilteret (0,01–0,2 Hz) for å fjerne fysiologisk og instrumentell støy. Klikk på Hemo-knappen for å beregne de relative endringene av oksyhemoglobin (HbO2) og deoksyhemoglobin (HbR) i henhold til den modifiserte Beer-Lambert-loven og konvertere det optiske tetthetssignalet til oksygenkonsentrasjonssignalet i blodet.
        MERK: HbO 2 er mer følsom for endringer mellom forhold enn HbR, så etterfølgende analyse bruker bare HbO2-data i denne studieprotokollen.
    2. Generell lineær modell (GLM) bygning
      1. Velg HbO2 i Hemo Type som analysedata. Klikk på Spesifikasjon-knappen for å ta sekunder som tidsenhet og velge standard HRF-type som basisfunksjon. Deretter eliminerer du resten for å etablere GLM-designmatrisen og velger stimulusstadiet i oppgaven i henhold til eksperimentell design.
      2. Klikk på Estimering-knappen for å tilpasse den etablerte designmatrisen til de innsamlede dataene. Klikk Vis-knappen for å sjekke ut den beregnede β verdien.
        MERK: GLM er en lineær kombinasjon av observerte hemodynamiske signaler (avhengig variabel) som interessante regresjoner (oppgavevariabel), overflødige kovariater (for eksempel overflatestøy målt i kortdistansekanaler) og feiltermer.
    3. Beregn β verdien som følger. Beregne eksperimentelle data i ROIene ved å bruke den etablerte lineære korrelasjonsmodellen. Hent GLM-parametrene til den nødvendige kanalen og utled den β verdien av hjerneaktivering under hver eksperimentell tilstand (det vil si vektkoeffisienten i den lineære modellen) for analyse.
  3. Kjør den kommersielle stimuluspresentasjonsprogramvaren for å eksportere ytelsesdataene til kognitive oppgaver i Stroop-oppgaven og oppnå nøyaktigheten (ACC) og reaksjonstiden (RT) for endelig dataanalyse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Denne studien presenterer resultater fra en høytfungerende slagpasient, som var en 71 år gammel mann som led av iskemisk hjerneslag med venstre hemiplegi for 2 år siden. Magnetic resonance imaging (MR) presenterte bilateralt kronisk infarkt fra basalgangliene til den utstrålende kronen. Han var i stand til å gå og leve selvstendig i samfunnet, men var ikke fornøyd med sin kognitive utvinning. De funksjonelle vurderingene var imidlertid alle innenfor normalområdet: FMA = 100, BBS = 56/56, TUGT = 6, MoCA = 26/30, CDR = 0,5, Alberts test = 0. Videre rekrutterte vi også ett ungt kvinnelig friskt subjekt som kontrollperson. Deltakernes opplysninger fremgår av tabell 1.

Enkelt-/dobbeltoppgavevurderingsresultatene basert på Stroop-paradigmet viste at hos høytfungerende slagpasienter som utførte enkeltoppgave-Stroop-testen, var RT for kongruenstestforsøkene kortere enn for inkongruenstestforsøkene, og ACC var sammenlignbar med inkongruenstestforsøkene (RTCongruence = 547,62 ms, RTInkongruens = 565,07 ms; ACCKongruens = ACCInkongruens = 100%). Ved utførelse av kongruenstestforsøk med to oppgaver var RT hos velfungerende slagpasienter høyere enn hos friske unge personer, og deres ACC var også relativt lavere (RT-slag = 587,03 ms,RT-helse = 363,07 ms; ACChjerneslag = 93,33%, ACC helse = 100%), og forskjellen i inkongruenstestforsøkene var større enn i kongruenstestforsøkene (RTslag = 613,03 ms, RThelse = 384,67 ms; ACCslag = 90%, ACChelse = 100%; Tabell 2).

Resultatene for hjernefunksjon viste at den β verdien av ROI hos slagpasienten var lavere enn hos det friske unge forsøkspersonen under prosessen med å utføre dobbeltoppgaver (RDLPFC: βhjerneslag = −0,006, βhelse = 0,1366; LDPFC: βhjerneslag = −0,0196, βhelse = 0,0976). Resten av hjerneområdene er vist i figur 2 og figur 3.

Figure 1
Figur 1: Single/dual-task Stroop-paradigmet og fNIRS-designet . (A) Forsøk med kongruenstester. (B) Inkongruenstestforsøk. (C) Tidslinjediagrammet for Stroop-paradigmet med én eller to oppgaver. Forkortelser:ms = millisekund; s = sekund; Equation 1 = venstre; Equation 2 = Høyre. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: De β verdiene i avkastning for den doble oppgaven Stroop-effekten. De β verdiene av ROI hos slagpasienten var lavere enn for det friske unge forsøkspersonen under dobbeltoppgave-Stroop. Forkortelser: ROI = regioner av interesse; RDLPFC = høyre dorsolateral prefrontal cortex; LDPFC = venstre dorsolateral prefrontal cortex; RPMC = høyre promotor cortex; LPMC = venstre promotor cortex; RSM1 = høyre primære sensorisk-motoriske cortex 1; RPMC = høyre primære sensorisk-motoriske cortex. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Oksygenkonsentrasjon i blodet i hjerneområder hos slagpasienter og friske unge forsøkspersoner under dual-task Stroop-effekten. (A) Oksygenkonsentrasjon i blodet i hjerneområder hos slagpasienten under dual-task Stroop-effekten. (B) Oksygenkonsentrasjon i blodet i hjerneområder hos det friske unge forsøkspersonen under dual-task Stroop-effekten. De β verdiene er angitt med fargefelt. Resultatene av hjernefunksjonen viste at den β verdien av avkastning hos slagpasienten var lavere enn hos det friske unge forsøkspersonen under dobbeltoppgaveutførelse. Forkortelser: R-DLPFC = høyre dorsolateral prefrontal cortex; L-DLPFC = venstre dorsolateral prefrontal cortex; R-PMC = høyre promotor cortex; L-PMC = venstre promotor cortex; R-SMI = høyre primære sensorisk-motoriske cortex; R-PMC = høyre primære sensorisk-motoriske cortex. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Egenskaper Friskt ungt Slagpasient
Alder (år) 21 71
Kjønn kvinnelig mannlig
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
Vurdering av motor og balanse
Brunnstrøm-scenen NT V-trinnet
Fugl-Meyers vurdering (FMA) 100 100
Berg balanseskala (BBS) 56/56 52/56
Timed Up and Go Test (TUGT) (er) 6 11
Forkortelser: BMI, kroppsmasseindeks; kg / m2, kilo per kvadratmeter; NT, Ikke testbar; s, andre.

Tabell 1: Baselineinformasjon og karakteristika for den friske unge forsøkspersonen og slagpasienten.

Forsøk med kongruenstest Inkongruenstestforsøk
ACC RT(ms) ACC RT(ms)
Slagpasienten 93.33% 587.03 90% 613.03
Det friske unge subjektet 100% 363.07 100% 384.67
Forkortelser: ACC, nøyaktighet; RT, reaksjonstid; MS, millisekund.

Tabell 2: ACC og RT for det friske unge forsøkspersonen og slagpasienten i dobbeltoppgaven. Forkortelser: ACC = nøyaktighet; RT = reaksjonstid; ms = millisekund.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I vår studie viste resultatene fra rutinemessige kliniske kognitive vurderingsskalaer for den velfungerende slagpasienten ingen signifikante kognitive utfall. Imidlertid kan disse vurderingsskalaene vise en takeffekt og være mindre følsomme for å identifisere de milde kognitive underskuddene hos velfungerende slagpasienter. Derfor valgte denne protokollen videre ACC og RT i dobbeltoppgavevurdering basert på Stroop-paradigmet som viktige indikatorer for å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter. Resultatene viste at når den velfungerende slagpasienten utførte dual-task Stroop-paradigmet, var deres RT signifikant lengre enn hos det friske unge individet, ACC var også relativt lavere, og forskjellen i inkongruenstestforsøkene var større enn i kongruenstestforsøkene. Dessuten brukte studien også fNIRS til å oppdage forsøkspersonenes grad av hjerneaktivering i kognitive regioner under utførelsen av den enkelte/doble oppgaven i sanntid for å verifisere gjennomførbarheten av ordningen. Dataene viser at den β verdien av ROI hos den velfungerende slagpasienten var lavere enn hos friske forsøkspersoner.

Denne studieprotokollen designet Stroop-paradigmet kombinert med bevegelseskontroll og modulene for motorfunksjonell vurdering av rutinemessige kliniske skalaer, inkludert FMA, BBS og TUGT. Blant dem ble FMA brukt til å vurdere fagets motoriske funksjon i underekstremitetene, BBS ble brukt til å vurdere balansefunksjonen, og TUGT ble brukt til å vurdere risikoen for å falle. Vurderingsresultatene var alle innenfor normalområdet for motorisk funksjon. Utredningsresultatene fra de rutinemessige kliniske vektene viste at slagpasienten som ble inkludert i studien, var en velfungerende slagpasient. På den annen side sørget det også for at det inkluderte forsøkspersonen var i stand til å fullføre motoroppgaven i forsøket. I tillegg inkluderte de kognitive funksjonsvurderingsskalamodulene i de rutinemessige kliniske skalaene MoCA, CDR og Alberts test. Blant dem ble MoCA og CDR brukt til å vurdere nivået av kognisjon, og Alberts test ble brukt til å vurdere om faget led av ensidig romlig forsømmelse. Tatt i betraktning at vurderingsskalaene for klinisk kognitiv funksjon er semi-kvantitative og har en takeffekt, og at det mangler sensitivitet i vurderingen av pasienter med mild kognitiv dysfunksjon, noe som medfører visse begrensninger i evalueringen av kliniske skalaer for høytfungerende slagpasienter, må man finne en overlegen tilnærming for å løse dette problemet. Videre brukte studieprotokollen ACC og RT i Stroop-paradigmet som objektive indikatorer for å forbedre følsomheten til vurderingsresultatene.

Ifølge de representative resultatene, når den velfungerende slagpasienten utførte enkeltoppgave-Stroop-paradigmet, var RT for kongruenstestforsøkene kortere enn for inkongruenstestforsøkene, og ACC var sammenlignbar mellom de to testforsøkene. Under enkeltoppgaveparadigmet var den velfungerende slagpasienten i stand til å fullføre Stroop-testen godt, og viste ingen åpenbare kognitive underskudd. Men når den velfungerende slagpasienten utførte dobbeltoppgave-Stroop-paradigmet, var RT signifikant høyere enn hos det friske unge subjektet, og ACC hos den velfungerende slagpasienten var lavere. Videre var forskjellen i inkongruensteststudien mer signifikant enn i kongruensteststudien. Under dobbeltoppgaveparadigmet hadde den velfungerende slagpasienten en svekket evne til å utføre begge oppgavene samtidig på grunn av sine potensielle kognitive utfall. Pasienten bruker ofte kompenserende strategier (dvs. for å opprettholde stabilitet ved å ofre kognitiv oppgaveytelse), noe som avslører de kognitive underskuddene når det gjelder relativt dårlig oppgaveytelse. I inkongruenstestforsøkene økte vanskeligheten med de kognitive oppgavene, noe som gjorde prestasjonsforskjellen mellom den velfungerende slagpasienten og den friske unge personen mer signifikant og lettere eksponerte de kognitive underskuddene hos den velfungerende slagpasienten. Derfor foreslår denne studien en tooppgavevurderingstilnærming basert på Stroop-paradigmet for å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter.

I tillegg brukte studien også fNIRS-teknikken for å verifisere gjennomførbarheten av denne protokollen. I en casestudie ble fNIRS brukt til å overvåke forsøkspersonenes hjerneaktivering i kognitive regioner i sanntid i enkelt-/dobbeltoppgaveperioder, og seks ROIer fra kognitive områder ble valgt for å beregne β-verdien30. Resultatene fra kasuistikken viste at den β verdien av ROI hos slagpasienten var lavere enn hos friske forsøkspersoner. I prosessen med å utføre den doble oppgaven brukte det sunne subjektet hjerneressurser til å fullføre den kognitive oppgaven og motoroppgaven samtidig gjennom å aktivere flere hjernegrupper; Når den velfungerende slagpasienten utførte dobbeltoppgaven, var tilstrekkelige hjerneområder ikke aktive på grunn av delvis skade på hjernefunksjonen. Derfor ble det ikke generert nok hjerneressurser til å oppfylle kravene til å utføre kognitive og motoriske oppgaver samtidig, noe som gjorde ytelsen lavere enn for det sunne faget. Ifølge resultatene fra fNIRS-overvåking var graden av hjerneaktivering hos den velfungerende slagpasienten faktisk mindre enn hos det friske forsøkspersonen, noe som bekreftet muligheten for å bruke dobbeltoppgave-Stroop-paradigmet for å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter.

Selv om antallet inkluderte forsøkspersoner er begrenset i denne studien, viste en tidligere casestudie av Zlatko Matjačić et al.31 at forstyrrelsesbalansetrening ved hjelp av en robot kan være en gjennomførbar metode, og dette funnet illustrerer effektiviteten av casestudien vist her. Videre viser denne studien hele prosessen med eksperimentell design og demonstrerer muligheten for denne protokollen ved hjelp av resultatene fra en casestudie. Før rettssaken skal fagene forstå reglene og utføre prosessene i Stroop-testen tilstrekkelig. I tillegg bør en til to pretester utføres av før det formelle eksperimentet for å gjøre jevn fremgang og forbedre nøyaktigheten av dataene. Dessuten må sikkerheten til den velfungerende slagpasienten ivaretas hele tiden på balanseballen under det doble Stroop-paradigmet, så man må sørge for at det er en profesjonell medarbeider som har ansvaret for fagets sikkerhet.

Denne protokollen har noen begrensninger. For det første tar denne studien sikte på å demonstrere en dobbeloppgavevurderingsmetode som kan identifisere kognitive underskudd hos høytfungerende slagpasienter. De representative resultatene presenterer kun ett vurderingsresultater. For det andre tar denne protokollen bare den balansekognitive oppgaven som dobbeltoppgaveparadigmet og unnlater å vise en rekke vurderingsordninger med to oppgaver. Fremtidige studier vil være nødvendig for å supplere dette.

Denne studien foreslår dual-task Stroop-paradigmet, som kan brukes til å identifisere kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Denne studien ble støttet av tilskudd 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 veiledningsprogrammet for Guangzhou kommunale helse og familieplanlegging (nr. 20211A010079, 20211A011106), Guangzhou og University Foundation (nr. 202102010100), Guangzhou Medical University Foundation (nr. PX-66221494), nøkkellaboratorium for Guangdong høyere utdanningsinstitusjoner [tilskuddsnummer: 2021KSYS009] og Guangdong provinsens utdanningsdepartement [tilskuddsnummer: 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

Retraksjon utgave 190 Stroop dual-task funksjonell nær-infrarød spektroskopi
Dual-task Stroop Paradigme for å oppdage kognitive underskudd hos velfungerende slagpasienter
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