Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Парадигма Струпа с двумя задачами для выявления когнитивного дефицита у пациентов с высокофункциональным инсультом

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

Шкалы клинической оценки недостаточно чувствительны к когнитивной дисфункции у высокофункциональных пациентов с инсультом. Парадигма двойной задачи представляет преимущества и потенциал в оценке и когнитивной тренировке когнитивной дисфункции. В исследовании предлагается парадигма Струпа с двумя задачами для выявления когнитивной дисфункции у высокофункциональных пациентов с инсультом.

Abstract

Шкалы общей клинической когнитивной оценки недостаточно чувствительны к когнитивным нарушениям у пациентов с высокофункциональным инсультом. Двухзадачная оценка имеет преимущества для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом и постепенно применяется в клинической оценке и когнитивной тренировке. Более того, парадигма Струпа обладает более высокой чувствительностью и специфичностью для оценки внимания, чем обычные шкалы клинической когнитивной оценки. Таким образом, в этом исследовании представлена оценка двойной задачи, основанная на парадигме Струпа, для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом. Это исследование демонстрирует однозадачную и двухзадачную оценку, основанную на парадигме Струпа, и подтверждает ее осуществимость с помощью тематических экспериментов и синхронизированной функциональной оценки ближней инфракрасной спектроскопии. Время реакции Струпа и правильная скорость используются в качестве основных показателей для оценки когнитивного уровня испытуемых. Этот протокол исследования направлен на то, чтобы предоставить новые идеи для выяснения эффекта потолка в общей неудачной клинической оценке у пациентов с высокофункциональным инсультом.

Introduction

Инсульт является основной причиной инвалидности у людей1 и может вызывать различную степень двигательного, когнитивного, эмоционального и других функциональных дефицитов2. Некоторые пациенты с инсультом с лучшим прогнозом и лишь незначительными функциональными дефектами демонстрируют большую функциональную автономию в повседневной деятельности, но функциональное состояние их инвалидности может быть недостаточным для поддержки их возвращения к работе или предыдущей деятельности. Эти пациенты называются высокофункциональными пациентами с инсультом 3,4. Из-за их незначительного функционального дефицита трудно определить их дисфункции, особенно с точки зрения когнитивных функций, с помощью общей оценки функциональных шкал, таких как Монреальская когнитивная оценка (MoCA)5 и рейтинг клинической деменции (CDR)6, которые имеют эффект потолка и плохую чувствительность для выявления легких функциональных дефектов у высокофункциональных пациентов с инсультом. Поэтому необходимо разработать объективные и простые методы выявления когнитивной дисфункции у высокофункциональных пациентов с инсультом.

В последние годы постепенно стали цениться преимущества парадигмы двойного задания в оценке и обучении 7,8. Например, пациенты могут нормально выполнять простые когнитивные одиночные задачи (например, вычисление), но демонстрируют различную степень снижения когнитивных функций, когда дополнительные задачи добавляются 9,10 (например, ходьба во время счета). Manaf et al. обнаружили, что пациенты с инсультом часто используют компенсаторные стратегии при выполнении когнитивно-моторных двойных задач, таких как поддержание стабильности, жертвуя выполнением когнитивных задач11. Таким образом, двойная оценка может иметь преимущества в выявлении когнитивного дефицита у пациентов с высокофункциональным инсультом. С одной стороны, содержание двухзадачной оценки ближе к повседневной жизни, чем одна задача, такая как ходьба, наблюдение за окружающей средой или разговор и звонок. В предыдущих исследованиях задача «ходьба + именование» и задача «ходьба + пересечение препятствий» были разработаны для имитации ходьбы в реальных условиях12.

С другой стороны, исполнительная способность в двойных задачах имеет тесную связь с разделенным вниманием (относящимся к категории продвинутых когнитивных функций)13. Рассредоточенное внимание – это способность выполнять несколько задач одновременно и распределять внимание на две или более задач14. Эта когнитивная способность имеет большое значение для повышения эффективности повседневной деятельности. Таким образом, результаты оценки двойной задачи могут быть использованы для отражения разделенного внимания человека. Обычно люди могут одновременно решать две или более простых задач в своей повседневной жизни и не беспокоятся. Однако, когда функция мозга нарушена, при столкновении с простыми двойными задачами может быть больше помех при выполнении двух задач; То есть при выполнении двойных задач снижение распределенного внимания может привести к ухудшению выполнения одной или двух задач15. Сделан вывод о том, что выполнение двух задач с большей вероятностью сможет обнаружить прогрессирующее нарушение когнитивных функций у пациентов с высокофункциональным инсультом.

Парадигма Струпа — это классическая экспериментальная парадигма для изучения эффекта Струпа (также известного как эффект конфликта)16, которая широко используется при оценке внимания в тестах когнитивных функций, особенно в области торможения внимания17. Классический эффект Струпа относится к тому факту, что людям трудно быстро и точно реагировать на недоминантные стимулы из-за вмешательства доминирующего ответа. Это приводит к более длительному времени отклика и более низкой точности ответа на недоминантные стимулы. Разница во времени реакции или скорости точности между доминирующими и недоминантными реакциями составляет эффект Струпа18. Поэтому Струп требует высокого уровня внимания19. Меньшие эффекты Струпа представляют собой более высокое торможение внимания, в то время как более крупные эффекты Струпа представляют собой снижение торможения внимания18.

Парадигма Струпа может быть более подходящей для оценки когнитивной дисфункции у пациентов с высокофункциональным инсультом и имеет более высокую чувствительность и специфичность для оценки внимания, чем традиционная шкала клинической оценки20. Таким образом, в этом исследовании была разработана двухзадачная оценка, основанная на парадигме Струпа, для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом. Протокол также включает клиническую оценку когнитивной функции, двигательной функции нижних конечностей и функции равновесия у пациентов с инсультом, чтобы гарантировать, что пациенты могут выполнить двойную оценку. Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия (fNIRS) использовалась в качестве объективного инструмента оценки функции мозга для выявления активации функции мозга у высокофункциональных пациентов с инсультом в рамках двойной задачи. Эффективность и осуществимость схемы оценки двух задач, основанной на парадигме Струпа, были проверены с точки зрения нейровизуализации, что дает новые аспекты для клинической практики.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот проект был одобрен Ассоциацией медицинской этики Пятой дочерней больницы Медицинского университета Гуанчжоу (No KY01-2020-08-06) и зарегистрирован в Китайском центре регистрации клинических испытаний (No ChiCTR2000036514). От пациентов было получено информированное согласие на использование их данных в этом исследовании.

1. Подбор персонала

  1. Набор пациентов с инсультом со стабильным состоянием, подтвержденным визуализирующим обследованием-диагнозом, соответствует диагностическим критериям цереброваскулярных заболеваний отделения неврологии Китайской медицинской ассоциации (2005 г.). Выбирайте пациентов с инсультом на стадии IV21 по шкале Бруннстрема.
  2. Убедитесь, что пациенты могут выполнять основные повседневные действия самостоятельно. Убедитесь, что пациенты не имеют явных когнитивных нарушений и соответствуют следующим требованиям: MoCA в нормальном диапазоне; отсутствие одностороннего пренебрежения (тест Альберта, количество пропусков ≤2)22; отсутствие других неврологических заболеваний, таких как дефекты речи; и может сотрудничать с соответствующими инструкциями для завершения этого исследования.
  3. Убедитесь, что испытуемые участвуют в тесте добровольно, и подпишите форму информированного согласия.

2. Клиническая оценка

  1. Запишите информацию о субъекте, включая имя, пол, дату рождения, уровень образования, индекс массы тела, историю болезни и историю приема лекарств.
  2. Проведите оценку когнитивных функций.
    1. Выполните MoCA23 на пациентах с инсультом, задав 11 вопросов, касающихся внимания и концентрации испытуемых, исполнительной функции, памяти, языка, навыков визуальной структуры, абстрактного мышления, вычислений и ориентации.
    2. Общий балл MoCA составляет 30, что связано с уровнем образования. Если предмету понадобилось менее 12 лет обучения, добавьте один балл к общему баллу MoCA. Считайте, что оценка 26 и выше как нормальная23.
    3. Выполните CDR24 у пациентов, перенесших инсульт. Соберите информацию во время структурированных интервью с пациентами с инсультом и их семьями и оцените способности испытуемых в шести аспектах: память, ориентация, суждение и решение проблем, работа и социальное взаимодействие, семейная жизнь и личное хобби, а также независимая жизнь.
    4. Максимально возможный балл - 3. Оцените полученные баллы следующим образом: общий балл = 0 указывает на отсутствие деменции; общий балл = 0,5 указывает на подозрение на деменцию; общий балл = 1 указывает на легкое когнитивное нарушение; общий балл = 2 указывает на умеренные когнитивные нарушения; а общий балл = 3 указывает на тяжелые когнитивные нарушения24.
    5. Выполните тест Альберта для выявления наличия одностороннего пространственного пренебрежения (USN) у пациентов с инсультом. Попросите испытуемого зачеркнуть все линии, которые расположены в случайной ориентации на листе бумаги.
    6. Представьте испытуемому серию из 40 черных линий, каждая длиной около 2 см, случайно ориентированных на листе белой бумаги размером 11 x 8,6 в шесть рядов. Оцените наличие или отсутствие УСН, исходя из количества неперечеркнутых линий с каждой стороны тестового листа. Если какие-либо линии остаются непересеченными и более 70% этих непересеченных линий находятся на той же стороне, что и двигательный дефицит, это указывает на одностороннее пространственное пренебрежение.
  3. Проведите оценку двигательной функции.
    1. Выполните оценку Фугля-Мейера (FMA) у пациентов с инсультом, чтобы оценить двигательную функцию, чувствительность, равновесие, диапазон движений суставов и боль в суставах у пациентов с постинсультной гемиплегией. Двигательная область включает в себя элементы, оценивающие движение, координацию и рефлекторные действия плеча, локтя, предплечья, запястья, кисти, бедра, колена и лодыжки.
    2. Оценка двигательной функции колеблется от 0 (гемиплегия) до 100 баллов (нормальная двигательная работа), деленная на 66 баллов для верхних конечностей и 34 балла для нижних конечностей. Оценивают оценку следующим образом: 0-49 баллов указывают на тяжелые двигательные нарушения; 50-84 балла указывают на выраженные двигательные нарушения; 85-95 баллов указывают на умеренные двигательные нарушения; и 96-99 баллов указывают на незначительные двигательные нарушения.
  4. Выполните оценку функции баланса.
    1. Выполните шкалу баланса Берга (BBS)27 на пациенте, перенесшем инсульт, в общей сложности 14 пунктов от простого к сложному, включая равновесие сидя, равновесие стоя, перенос тела, поворот и стояние на одной ноге.
    2. Оценивает баллы следующим образом: наивысший балл по шкале — 56; общая оценка <40 баллов говорит о риске падения; 0-20 набранных баллов указывают на плохую функцию равновесия и на то, что требуется инвалидная коляска; 21-40 баллов говорят о том, что испытуемый обладает определенной функцией равновесия и нуждается в ходьбе с посторонней помощью; Набранные 41-56 баллов свидетельствуют о хорошей функции равновесия и о том, что испытуемый может ходить самостоятельно28.
  5. Выполните оценку риска падения.
    1. Выполните тест на время и вперед (TUGT)29 на пациентах, перенесших инсульт. Попросите испытуемого встать со стула, пройти 3 м, повернуть корпус, затем вернуться и сесть в кресло с комфортной скоростью, чтобы обеспечить безопасность. В то же время попросите оценщика рассчитать время всего процесса от выдачи приказа об отъезде до сидения в кресле.
    2. Оценивают полученный результат следующим образом: если общее время прохождения испытуемым перетягивания ≥14 с, то это свидетельствует о том, что испытуемый имеет риск падения29.

3. Оценка задач Струпа

  1. Выполните оценку одной задачи Струпа (только задача Струпа; Рисунок 1).
    1. Попросите пациента сесть в устойчивое кресло.
    2. Запустите коммерческое программное обеспечение для презентации стимулов и выберите испытания теста на конгруэнтность. Создайте новый профиль для пациента. Выберите тестовые испытания на конгруэнтность задачи Струпа и повторите три испытания.
      1. Проведите следующую экспериментальную парадигму. Разработайте эксперимент со временем отдыха пациента 10 с, а затем попросите пациента выполнить один когнитивный тест с частотой 6 с, в общей сложности три испытания, при этом каждое испытание будет иметь стимул 60 с + 60 с отдыха.
      2. Установите общую продолжительность эксперимента равной 370 с (конкретный процесс показан на рисунке 1). В состоянии покоя попросите пациента расслабиться. Когда эксперимент находится в стадии стимуляции, попросите пациента выполнить тест, связанный с вниманием, выполнить задание за 6 секунд и выполнить его 10 раз за 60 секунд.
    3. Попросите пациентов следовать инструкциям для двух тестовых испытаний, как описано ниже.
      1. Выберите испытания теста на конгруэнтность. Нажмите кнопку со стрелкой слева (←) как можно скорее, когда Equation 1 она показана слева от квадрата. Нажмите кнопку со стрелкой справа (→) как можно скорее, когда Equation 2 она показана справа от квадрата.
      2. Выберите испытания тестов на несоответствие, которые выполняют тот же шаг, что и испытания тестов на конгруэнтность. Нажмите кнопку со стрелкой слева (←) как можно скорее, когда Equation 2 она показана слева от квадрата, игнорируя значение символа и ориентируясь на его положение.
      3. Нажмите кнопку со стрелкой вправо (→) как можно скорее, когда Equation 1 она показана справа от квадрата, игнорируя значение символа и ориентируясь на его положение. Завершите задачу, сохраните данные и экспортируйте данные в самостоятельно созданную базу данных.
  2. Выполните оценку двойной задачи Струпа (задача Струпа + контроль баланса).
    1. Попросите пациента сесть на балансировочный мяч, а терапевт будет отвечать за защиту пациента. Позвольте пациенту завершить экспериментальную парадигму Струпа с шагами, упомянутыми выше (шаги 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Когда эксперимент находится в состоянии покоя, попросите пациента сохранять равновесие и максимально расслабляться на балансировочном мяче. Когда эксперимент находится в состоянии стимуляции, попросите пациента провести тест, связанный с вниманием, сохраняя при этом равновесие на балансировочном шаре, насколько это возможно.

4. Оценка fNIRS

  1. Поместите 10 источников света и 12 приемников на тестовую крышку fNIRS, чтобы они соответствовали четырем областям интереса (ROI) этого исследования, которые включают левую префронтальную кору (LPFC), правую префронтальную кору (RPFC), левую промоторную кору (LPMC) и правую промоторную кору (RPMC).
  2. Подготовка предмета
    1. Информируйте испытуемых о цели эксперимента и наблюдайте за пациентами.
    2. Убедитесь, что участок Cz находится в верхней части тестового колпачка, четвертая точка ото лба до затылочной доли на средней линии полного колпачка. Убедитесь, что середина соединения лежит между корнем носа и нижним краем затылочного выпуклости, точкой пересечения соединения от корня носа до затылочной выпуклости или связью между верхней ушной ушной ямкой обоих ушей (раковины цимбы).
    3. Наденьте колпачок на голову испытуемого и отрегулируйте положение колпачка так, чтобы точка Cz на голове субъекта совпадала с точкой Cz на колпачке. Затяните галстук с обеих сторон шапочки и позвольте ушам субъекта проникнуть через щель; Передняя часть шапочки естественным образом прикреплена ко лбу, а задняя естественным образом прикреплена к затылку.
  3. Приобретение и предварительное приобретение
    1. Откройте программное обеспечение, выберите испытуемого и введите основную информацию о пациентах. Установите частоту дискретизации на 11 Гц.
    2. Нажмите кнопку предварительного сбора , чтобы начать предварительный сбор и откалибровать тестовый сигнал. В соответствии с интенсивностью сигнала каждой точки, отображаемой функциональной ближней инфракрасной спектроскопией, отрегулируйте слабые точки сигнала, переместив колпачок или дополнительно обнажив кожу головы. Когда интенсивность сигнала каждой точки, собранной колпачком, становится стабильной, остановите предварительный сбор и нажмите кнопку автоматического усиления. Нажмите кнопку «Пуск », чтобы собрать сигнал.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Обеспечьте качество сигнала при захвате и предварительном сборе следующим образом. Исходная кривая сигнала интенсивности света должна быть стабильной, сопровождаться колебанием сигнала сердцебиения 1-2 Гц, а значение должно соответствовать разумному порогу, установленному оборудованием. Интенсивность сигнала может быть обозначена цветом, где интенсивность сигнала серого дисплея низкая, желтый - хороший, зеленый - отличный, а красный - слишком сильный.
  4. Выполняйте оценку одной задачи Струпа, синхронизированную с fNIRS. Затем выполните двухзадачную оценку Струпа, синхронизированную с fNIRS.

5. Обработка и анализ данных

  1. Обработка общей информации и данных клинической оценки пациентов.
  2. Анализируйте данные ближнего инфракрасного диапазона с помощью программного пакета NirSpark в MATLAB.
    1. Выполните предварительную обработку данных.
      1. Нажмите кнопку Исключить , чтобы исключить временной интервал, не связанный с экспериментом. Нажмите кнопку « Движение », чтобы устранить артефакты движения, вызванные физиологическими действиями, такими как дыхание, сердцебиение, пульс и т. д., и непроизвольными действиями, такими как моргание, глотание и т. д., и преобразовать сигнал интенсивности света в сигнал оптической плотности.
      2. Нажмите кнопку «Фильтр », чтобы выбрать полосовой фильтр (0,01–0,2 Гц) для удаления физиологических и инструментальных шумов. Нажмите кнопку Hemo , чтобы рассчитать относительные изменения оксигемоглобина (HbO2) и дезоксигемоглобина (HbR) в соответствии с модифицированным законом Бера-Ламберта и преобразовать сигнал оптической плотности в сигнал концентрации кислорода в крови.
        ПРИМЕЧАНИЕ: HbO 2 более чувствителен к изменениям между состояниями, чем HbR, поэтому в последующем анализе используются только данные HbO2 в этом протоколе исследования.
    2. Здание общей линейной модели (GLM)
      1. Выберите HbO2 в Hemo Type в качестве данных анализа. Нажмите кнопку «Спецификация », чтобы взять секунды в качестве единицы времени и выбрать стандартный тип HRF в качестве базовой функции. Затем исключите стадию покоя, чтобы создать матрицу дизайна GLM и выбрать этап стимула в задаче в соответствии с экспериментальным дизайном.
      2. Нажмите кнопку «Оценка », чтобы сопоставить установленную проектную матрицу с собранными данными. Нажмите кнопку « Просмотр », чтобы проверить рассчитанное значение β.
        ПРИМЕЧАНИЕ: GLM представляет собой линейную комбинацию наблюдаемых гемодинамических сигналов (зависимая переменная) в виде интересных регрессий (переменная задачи), избыточных ковариатов (таких как поверхностный шум, измеренный в каналах ближнего действия) и терминов ошибки.
    3. Рассчитайте значение β следующим образом. Рассчитайте экспериментальные данные в ROI, используя установленную линейную корреляционную модель. Получить GLM-параметры требуемого канала и вывести β значение активации мозга при каждом экспериментальном условии (то есть весовой коэффициент в линейной модели) для анализа.
  3. Запустите коммерческое программное обеспечение для представления стимулов, чтобы экспортировать данные о производительности когнитивных задач в задаче Струпа и получить точность (ACC) и время реакции (RT) для окончательного анализа данных.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

В этом исследовании представлены результаты высокофункционального пациента с инсультом, 71-летнего мужчины, перенесшего ишемический инсульт с левой гемиплегией 2 года назад. Магнитно-резонансная томография (МРТ) показала двусторонний хронический инфаркт от базальных ганглиев до лучезарной коронки. Он мог ходить и жить самостоятельно в обществе, но не был удовлетворен своим когнитивным восстановлением. Тем не менее, все функциональные оценки были в пределах нормы: FMA = 100, BBS = 56/56, TUGT = 6, MoCA = 26/30, CDR = 0,5, тест Альберта = 0. Кроме того, мы также набрали одну молодую здоровую женщину в качестве контроля. Информация о субъектах представлена в таблице 1.

Результаты оценки однозадачного/двойного задания, основанные на парадигме Струпа, показали, что у высокофункционального пациента с инсультом, выполняющего однозадачный тест Струпа, RT тестовых испытаний на конгруэнтность была короче, чем у тестовых испытаний на неконгруэнтность, а ACC был сопоставим с испытаниями тестов на неконгруэнтность (RT Congruence = 547,62 мс, RTIncongruence = 565,07 мс; Конгруэнтность ACC =Неконгруэнтность ACC = 100%). При выполнении тестов на конгруэнтность с двумя задачами ЛТ у пациентов с высокофункциональным инсультом была выше, чем у здоровых молодых испытуемых, и их АКК также был относительно ниже (инсульт ЛТ = 587,03 мс,здоровье ЛТ = 363,07 мс; Инсульт ACC = 93,33%, здоровье ACC = 100%), и разница в испытаниях тестов на неконгруэнтность была больше, чем в испытаниях тестов на конгруэнтность (инсульт RT = 613,03 мс,здоровье RT = 384,67 мс; Инсульт ACC = 90%,здоровье ACC = 100%; Таблица 2).

Результаты для функции мозга показали, что β значение ROI у пациента с инсультом было ниже, чем у здорового молодого субъекта в процессе выполнения двойных задач (RDLPFC: βинсульт = −0,006, βздоровье = 0,1366; LDPFC: βход = −0,0196, βздоровье = 0,0976). Остальные области мозга показаны на рисунках 2 и 3.

Figure 1
Рисунок 1: Однозадачная/двухзадачная парадигма Струпа и конструкция fNIRS . (А) Испытания на конгруэнтность. (B) Испытания теста на несоответствие. (C) Временная диаграмма парадигмы Струпа с одной/двойной задачей. Сокращения: мс = миллисекунда; s = секунда; Equation 1 = слева; Equation 2 = верно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Значения β в ROI эффекта Струпа для двойной задачи. T β значения ROI у пациента с инсультом были ниже, чем у здорового молодого субъекта во время двойной задачи Струпа. Аббревиатуры: ROI = регионы интереса; RDLPFC = правая дорсолатеральная префронтальная кора; LDPFC = левая дорсолатеральная префронтальная кора; RPMC = кора головного мозга правого промотора; LPMC = левая промоторная кора; RSM1 = правая первичная сенсорно-моторная кора 1; RPMC = правая первичная сенсорно-моторная кора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Концентрация кислорода в крови в областях мозга пациента, перенесшего инсульт, и здорового молодого субъекта при двойном эффекте Струпа. (A) Концентрация кислорода в крови в областях мозга пациента с инсультом при двойном эффекте Струпа. (B) Концентрация кислорода в крови в областях мозга здорового молодого субъекта при двойном эффекте Струпа. Значения β обозначаются цветными полосами. Результаты работы мозга показали, что β значение ROI у пациента с инсультом было ниже, чем у здорового молодого субъекта во время выполнения двойной задачи. Сокращения: R-DLPFC = правая дорсолатеральная префронтальная кора; L-DLPFC = левая дорсолатеральная префронтальная кора; R-PMC = правая промоторная кора; L-PMC = левая промоторная кора; R-SMI = правая первичная сенсорно-моторная кора; R-PMC = правая первичная сенсорно-моторная кора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Характеристики Здоровый молодой субъект Пациент, перенесший инсульт
Возраст (год) 21 71
Род женский мужской
ИМТ (кг/м2) 22.27 23.81
Когнитивная оценка
Монреальский когнитивный тест (MoCA) 30/30 26/30
Клинический рейтинг деменции (CDR) 0 0.5
Тест Альберта 0 0
Оценка моторики и равновесия
Сцена Бруннстрема НТ V этап
Оценка Фугля-Мейера (FMA) 100 100
Шкала баланса Берга (BBS) 56/56 52/56
Тест Timed Up and Go (TUGT) (s) 6 11
Сокращения: ИМТ, индекс массы тела; кг/м2, килограмм на квадратный метр; NT, не тестируется; s, второе.

Таблица 1: Исходная информация и характеристики здорового молодого субъекта и пациента, перенесшего инсульт.

Испытания теста на конгруэнтность Испытания теста на неконгруэнтность
АКК РТ(мс) АКК РТ(мс)
Пациент, перенесший инсульт 93.33% 587.03 90% 613.03
Здоровый молодой субъект 100% 363.07 100% 384.67
Аббревиатуры: АСС, точность; RT, время реакции; мс, миллисекунды.

Таблица 2: ACC и RT здорового молодого субъекта и пациента с инсультом в двойной задаче. Сокращения: ACC = точность; RT = время реакции; мс = миллисекунда.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В нашем исследовании результаты рутинных шкал клинической когнитивной оценки для высокофункционального пациента с инсультом не показали каких-либо значительных когнитивных нарушений. Тем не менее, эти шкалы оценки могут показывать эффект потолка и быть менее чувствительными для выявления легкого когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом. Следовательно, этот протокол дополнительно выбрал ACC и RT для оценки двойной задачи на основе парадигмы Струпа в качестве основных показателей для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом. Результаты показали, что, когда высокофункциональный пациент с инсультом выполнял парадигму Струпа с двумя задачами, их ЛТ была значительно длиннее, чем у здорового молодого субъекта, ACC также был относительно ниже, а разница в испытаниях тестов на неконгруэнтность была больше, чем в испытаниях тестов на конгруэнтность. Кроме того, в исследовании также использовался fNIRS для определения степени активации мозга испытуемых в когнитивных областях во время выполнения одиночной/двойной задачи в режиме реального времени, чтобы проверить осуществимость схемы. Данные показывают, что β значение ROI у высокофункционального пациента с инсультом было ниже, чем у здорового субъекта.

Этот протокол исследования разработал парадигму Струпа в сочетании с модулями шкалы управления движением и моторно-функциональной оценки рутинных клинических шкал, включая FMA, BBS и TUGT. Среди них FMA использовался для оценки двигательной функции нижних конечностей испытуемых, BBS использовался для оценки функции равновесия, а TUGT использовался для оценки риска падения. Все результаты оценки были в пределах нормального диапазона двигательной функции. Результаты оценки рутинных клинических шкал показали, что пациент с инсультом, включенный в исследование, был высокофункциональным пациентом с инсультом. С другой стороны, это также гарантировало, что включенный субъект был способен выполнить двигательную задачу в эксперименте. Кроме того, модули шкалы оценки когнитивного функционирования рутинных клинических шкал включали MoCA, CDR и тест Альберта. Среди них MoCA и CDR использовались для оценки уровня познания, а тест Альберта использовался для оценки того, страдал ли субъект от одностороннего пространственного пренебрежения. Учитывая, что шкалы оценки клинического когнитивного функционирования являются полуколичественными и имеют эффект потолка, а также отсутствие чувствительности при оценке пациентов с легкой когнитивной дисфункцией, что вызывает определенные ограничения в оценке клинических шкал для высокофункциональных пациентов с инсультом, необходимо найти более совершенный подход для решения этой проблемы. Более того, в протоколе исследования в качестве объективных индикаторов для повышения чувствительности результатов оценки использовались АКК и РТ парадигмы Струпа.

Согласно репрезентативным результатам, когда высокофункциональный пациент с инсультом выполнял однозадачную парадигму Струпа, ЛТ тестовых испытаний на конгруэнтность была короче, чем у тестовых испытаний на неконгруэнтность, а ACC был сопоставим между двумя тестовыми испытаниями. Во время однозадачной парадигмы высокофункциональный пациент с инсультом смог хорошо пройти тест Струпа, не показав явного когнитивного дефицита. Однако, когда высокофункциональный пациент с инсультом выполнял парадигму Струпа с двумя задачами, ЛТ был значительно выше, чем у здорового молодого субъекта, а ACC высокофункционального пациента с инсультом был ниже. Более того, разница в испытании теста на неконгруэнтность была более значительной, чем в испытании теста на конгруэнтность. Во время парадигмы двойной задачи высокофункциональный пациент с инсультом имел ослабленную способность выполнять обе задачи одновременно из-за его потенциального когнитивного дефицита. Пациент часто использует компенсаторные стратегии (т. е. для поддержания стабильности, жертвуя выполнением когнитивных задач), что выявляет когнитивный дефицит с точки зрения относительно низкой производительности задачи. В тестовых испытаниях на неконгруэнтность сложность когнитивных задач увеличилась, что сделало разницу в производительности между высокофункциональным пациентом с инсультом и здоровым молодым субъектом более значительной и более легко выявило когнитивный дефицит высокофункционального пациента с инсультом. Таким образом, в этом исследовании предлагается двухзадачный подход к оценке, основанный на парадигме Струпа, для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом.

Кроме того, в исследовании также использовался метод fNIRS для проверки осуществимости этого протокола. В тематическом исследовании fNIRS использовался для мониторинга активации мозга испытуемых в когнитивных областях в режиме реального времени в периоды однозадачной / двойной задачи, а для расчета значения β30 были выбраны шесть ROI из когнитивных областей. Результаты тематического исследования показали, что β значение ROI у пациента с инсультом было ниже, чем у здорового субъекта. В процессе выполнения двойной задачи здоровый субъект использовал ресурсы мозга для одновременного выполнения когнитивной задачи и двигательной задачи за счет активации большего количества областей мозга; Когда высокофункциональный пациент с инсультом выполнял двойную задачу, достаточные области мозга не были активны из-за частичного повреждения функции мозга. Таким образом, не было сгенерировано достаточно ресурсов мозга для одновременного выполнения когнитивных и двигательных задач, что делало производительность ниже, чем у здорового субъекта. Согласно результатам мониторинга fNIRS, степень активации мозга у высокофункционального пациента с инсультом действительно была меньше, чем у здорового субъекта, что подтвердило целесообразность использования парадигмы Струпа с двумя задачами для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом.

Хотя число включенных субъектов в это исследование ограничено, более раннее тематическое исследование Златко Матьячича и др.31 доказало, что тренировка равновесия с использованием робота может быть осуществимым методом, и этот вывод иллюстрирует эффективность тематического исследования, показанного здесь. Более того, это исследование отображает весь процесс разработки эксперимента и демонстрирует осуществимость этого протокола с помощью результатов тематического исследования. Перед испытанием испытуемые должны понимать правила и в достаточной степени выполнять процессы теста Струпа. Кроме того, перед формальным экспериментом испытуемые должны провести от одного до двух предварительных тестов, чтобы добиться плавного прогресса и повысить точность данных. Кроме того, безопасность высокофункционального пациента с инсультом должна постоянно обеспечиваться на балансировочном шаре во время парадигмы Струпа с двойной задачей, поэтому необходимо обеспечить наличие профессионального сотрудника, отвечающего за безопасность субъектов.

Этот протокол имеет некоторые ограничения. Во-первых, это исследование направлено на демонстрацию метода оценки с двумя задачами, который может выявить когнитивный дефицит у высокофункциональных пациентов с инсультом. Репрезентативные результаты представляют результаты оценки только одного субъекта. Во-вторых, этот протокол принимает только баланс-когнитивную задачу в качестве парадигмы двойной задачи и не показывает множество схем оценки двойной задачи. В дополнение к этому потребуются будущие исследования.

В этом исследовании предлагается парадигма Струпа с двумя задачами, которая может быть использована для выявления когнитивного дефицита у высокофункциональных пациентов с инсультом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам раскрывать нечего.

Acknowledgments

Это исследование было поддержано грантами Национального фонда естественных наук Китая (No 81804004, 81902281), Китайского фонда постдокторантуры (No 2018M643207), Проекта Шэньчжэньской муниципальной комиссии по здравоохранению (No SZBC2018005), Шэньчжэньского научно-технического проекта (No JCYJ20160428174825490), Общей программы руководства муниципального здравоохранения и планирования семьи Гуанчжоу (No 20211A010079, 20211A011106), Гуанчжоу и Университетского фонда (No 202102010100), Фонд Медицинского университета Гуанчжоу (No PX-66221494), ключевая лаборатория высших учебных заведений провинции Гуандун [номер гранта: 2021KSYS009] и Департамент образования провинции Гуандун [номер гранта: 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

Опровержение выпуск 190 Струп двухзадачная функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия
Парадигма Струпа с двумя задачами для выявления когнитивного дефицита у пациентов с высокофункциональным инсультом
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