Çift Görev Ekranının Gözden Geçirilmiş ve Nörogörünti Uyumlu Sürümleri

Her yıl, dünya çapında 42 milyon kişi hafif travmatik beyin yaralanmaları (mTBI'ler)¹. Bir zamanlar iyi huylu olarak kabul edilse de, yeni araştırmalar mTBI'lerin, özellikle tekrar eden mTBI'lerin, fiziksel, bilişsel ve uyku bozuklukları gibi kalıcı olumsuz sonuçlar doğurabileceğini göstermektedir^2,3,4. Daha sonra, araştırmacılar ve klinisyenler mTBI'yi anlamak ve ele almak için gelişmiş değerlendirmeler ve tedavi yöntemleri aramaktadır.

Bugüne kadar, mTBI değerlendirmesi için en iyi uygulama, nörokaraknitif ve motor fonksiyonun kendi kendine bildirilen semptomları ve objektif ölçümünü içerir⁵. Bununla birlikte, rekabetçi üniversite düzeyindeki sporcular gibi bazı bireylerin mTBI ile ilgili semptomları eksik bildirdiği bilinmektedir⁶Semptom raporlarının yararını sınırlayan. Objektif nörokrenişsel ve motor fonksiyon önlemleri, zayıf test-yeniden test güvenilirliği, temel testlere güvenme veya yüksek performanslı sporcular için yetersiz zorluk dahil olmak üzere sınırlamalara sahiptir^7,8,9. Bununla birlikte, motor ve bilişsel yetenekleri aynı anda değerlendiren ikili görev paradigmaları ince, artık bozuklukları tespit edebilir ve özellikle yüksek performanslı sporcuları değerlendirmek için yararlı olabilir^10,11,12^,13,14.

Çift görev paradigması kullanarak yapılan geçmiş araştırmalar, yüksek performanslı sporcuları değerlendirmek için genellikle hareket yakalama sistemleri¹⁴gibi hantal, pahalı laboratuvar ekipmanlarını içermektedir. Bu sistemler ince motor bozukluklarını doğru bir şekilde ölçebilse de, yüksek ekipman maliyeti, sınırlı taşınabilirlik ve uzun yönetim süreleri (yani, kişi başına 45 dakika ≥) nedeniyle günlük mTBI değerlendirmesinde kullanım için pratik değildir. Ayrıca, geçmişteki birçok çift görev paradigması çalışması, yalnızca denge veya yürüyüş^{11 , 12 , 13,14}gibi alt gövde veya daha düşük ekstremite^becerilerineodaklanmıştır. Tartışmalı olarak, üst ekstremite fonksiyonu ve el-göz koordinasyonu birçok sporda yüksek performanslı sporcular için de önemlidir. Böylece taşınabilir, düşük maliyetli aletlerle <10 dakikada yönetilmek ve puanlamak üzere tasarlanmış kısa bir önlem olan Çift görev ekranı'nı (dts) geliştirdik. bu orijinal dts, yürüyüş hızını (kronometre kullanarak) el-göz koordinasyonunu tek motor çift koşulları altında değerlendiren daha düşük ekstremite (le) üst (ue) alt görevini içeriyordu¹⁵.

İlk fizibilite çalışmasında 32 sağlıklı, kadın ergen katılımcısı orijinal DTS'yi tamamladı. Bu çalışma, DTS'nin çift görev sırasında tek motor koşullarına kıyasla daha düşük motor performansı ile belirtildiği gibi çift görev motor maliyeti ortaya çıkarmak için tasarlanmıştır. Ayrıca DTS'nin 10 dakikadan daha kısa bir sürede uygulanabileceğini ve puanlanabileceğini tespit etmeye çalıştık. Tüm katılımcıların en az bir alt görevde daha zayıf çift görev motoru performansına sahip olduğunu gördük. Ayrıca, DTS'yi ortalama 5.63 dakikada uygulayabildik ve testi 2-3 dakika¹⁵.

İlk fizibilite çalışması başarılı olmasına rağmen birkaç sınırlama ortaya kondu. En önemlisi, yürüyüş hızı doğal insan hatasına eğilimli kronometrelerle ölçüldü. Bu nedenle, revize edilmiş DTS'de her ayak bileğinde yerleşik ivmeölçerler (Malzeme Tablosu) bulunan akıllı cihazlar kullandık. Bu ekleme, taşınabilir, düşük maliyetli cihazların kullanımını korurken, yürüyüş hızı, toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu, ortalama adım süresi ve adım süresi değişkenliği gibi gelişmiş önlemler sağlamaya devam etti. Orijinal DTS'nin bir başka sınırlaması, çift görev bilişsel maliyetlerinin değerlendirilmesini engelleyen tek bilişsel koşulların olmamasıydı. Çift görev bilişsel maliyetleri, çift görev sırasında tek bilişsel duruma karşı daha düşük bilişsel performans olarak tanımlanır. Daha sonra, hem LE hem de UE alt görevleri için tek bir bilişsel durum ekledik (Protokol'de açıklanmıştır).

Gelecekteki klinik kullanım için bir önlem geliştirmenin yanı sıra, ekibin uzun vadeli hedeflerinden biri, sağlıklı sporcularda tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirmek ve bu bulguları spor kaynaklı mTBI ile sporcularla karşılaştırmaktır. Böylece, DTS'nin nörogörünti uyumlu bir versiyonunu oluşturduk. DTS'nin eşzamanlı fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) ölçümü ile kullanılmak üzere başarıyla değiştirilip değiştirilemeyeceğine karar vermeye çalışıyoruz ve hareket yapıtlarının etkisini azaltarak brüt motor hareketini karşılamak için özel olarak tasarlanmış bir mobil fNIRS cihazı kullanıyoruz. Ayrıca, bu cihaz, şu anda araştırma amacıyla kullanılabilen mobil cihazlar için bilgimize göre en fazla kafakapsamınasahiptir ( Malzeme Tablosu ).

Özetle, çalışma protokolü aşağıdakileri yapmak için tasarlanmıştır:

1. Orijinal DTS^15'in sınırlamalarını ve gelecekteki klinik kullanıma yönelik bir önlemi ele almak için yeniden tasarladığımız bir önlem olan gözden geçirilmiş Çift Görev Ekranı (DTS) için yönetim protokolünü açıklayın.
2. Tek ve çift görev performansının sinirsel temellerini değerlendirmek için tasarladığımız nörogörüntür uyumlu Çift Görev Ekranı (DTS) için araştırma protokolünü açıklayın.

Tüm çalışma prosedürleri Colorado Eyalet Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır ve tüm yetişkin katılımcılar herhangi bir çalışma prosedürünü tamamlamadan önce yazılı bilgilendirilmiş onay sağlamıştır. Yazılı bilgilendirilmiş onay, 18 yaşından küçük katılımcıların ebeveynleri tarafından sağlanmıştır ve küçük katılımcılar da herhangi bir çalışma prosedürünü tamamlamadan önce yazılı onay sağlamıştır.

1. Revize Edilmiş Çift Görev Ekranı (DTS)

1. Alt Ekstremite (LE) Alt Görevleri
   1. Tek motor durumunu başlatın.
      1. 18 m'lik bir yürüyüş yolu boyunca tam olarak 4,5 m arayla yatay bir konuma üç yoga bloğu yerleştirin.
      2. Topuk darbelerini tespit etmek ve yürüyüş özellikleri elde etmek için akıllı cihazları her ayak bileğine sıkıca takın.
      3. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      4. Katılımcılara engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca çabuk yürümelerini söyleyin. Akıllı telefonlarda veri toplamayı başlatın ve iki ayrı veri akışının sol ve sağ bacaklardan sonraki zaman hizalaması için cihazlara aynı anda keskin bir şekilde dokunun.
      5. Elle çalıştırılan kronometre ile tamamlanma süresini ölçün.
      6. Video kaydını durdurun.
   2. Tek bilişsel durumu başlatın.
      1. Katılımcıya, tek motor durumundan tamamlama süresini kullanarak (tam bir saniyeye kadar yuvarlama) bu durum için ayırdığını söyleyin.
      2. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      3. Katılımcılara, belirli bir harfle (A veya F) başlayan olabildiğin kadar kelime belirtmelerini söyleyin.
         NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir.
      4. Video kaydını durdurun.
   3. İkili görev koşulu başlatın.
      1. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      2. Katılımcılara engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca hızlı yürümelerini ve aynı anda belirli bir harfle (A veya F) başlayan mümkün olduğunca çok kelime belirtmelerini söyleyin. Durumu başlatmak için her iki ivmeölçere de hızla dokunun.
      3. Elle çalıştırılan kronometre ile tamamlanma süresini ölçün.
      4. Video kaydını durdurun.
2. Üst Ekstremite (UE) alt görevleri
   1. Tek motor durumunu başlatın.
      1. Duvardan 1,5 m uzakta bir mesafe ölçün, maskeleme bandıyla işaretleyin ve katılımcıya bandın arkasında durmasını söyleyin.
      2. Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin.
      3. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      4. Katılımcıya 30 s boyunca alternatif ellerle bir duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
      5. Video kaydını durdurun.
   2. Tek bilişsel durumu başlatın.
      1. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      2. Katılımcıya, 30 saniye boyunca belirli bir sayıdan (100 veya 150) sırayla 7 çıkarma yapmasının isteneceğini söyleyin. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
      3. Video kaydını durdurun.
         NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir.
   3. İkili görev koşulu başlatın.
      1. Katılımcıdan duvardan 1,5 m uzakta durmasını isteyin.
      2. Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin.
      3. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
      4. Katılımcıya 30 saniye boyunca alternatif ellerle duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, topları atarken ve yakalarken, belirli bir sayıdan (100 veya 150) 30 saniye boyunca sırayla 7 çıkarmasını isteneceğini bildirin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için. Kronometre ile geçen süreyi ölçün.
      5. Video kaydını durdurun.
         NOT: Harfler katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir.

2. Nörogörünti Uyumlu Çift Görev Ekranı (DTS)

1. DTS'i ayarlama
   1. 15 m'lik bir yürüyüş yolunun başlangıcını ve sonunu işaretlemek için yoga bloklarını dikey bir konuma yerleştirin.
   2. 15 m yürüyüş yolu boyunca tam 5 m arayla yatay bir konuma iki yoga bloğu yerleştirin.
   3. Pürüzsüz bir duvar yüzeyinden 1,5 m uzaklıktaki maskeleme bandıyla ölçün ve işaretleyin.
   4. 15 m'lik yürüyüş yolunun başına bir tripod kurun.
2. FNIRS cihazını katılımcının kafasına yerleştirin.
   1. Katılımcının baş çevresini ölçün ve önceden yerleştirilmiş optodlar ve kısa kanal dedektörleri ile uygun boyutta fNIRS kapağını(Malzeme Masası)seçin.
   2. Özel bir satın alma dizüstü bilgisayarını açın ve fNIRS cihazının WiFi ağına bağlanın.
   3. FNIRS alım yazılımını açın ve fNIRS cihazını seçin.
   4. Işık yoğunluğunu optimize etmek ve optode sinyal seviyelerini kontrol etmek için kalibrasyon gerçekleştirin. Sinyal seviyeleri kabul edilebilir veya mükemmel olmalıdır.
   5. Optodun kapağından çıkararak ve optodun katılımcının kafa derisine doğrudan bağlantısını sağlamak için katılımcının saçını ayırarak kabul edilebilir sinyal seviyesinden daha az olan tüm optodları düzeltin.
3. Katılımcının ayak bileklerine ivmeölçerler yerleştirin.
   1. Topuk darbelerini tespit etmek ve yürüyüş özellikleri elde etmek için akıllı cihazları her ayak bileğine sıkıca takın.
4. LE alt görev veri toplama işlemine başlayın.
   1. Uyarıcı sunum yazılımını açın (Malzeme Tablosu).
   2. LE alt görev dosyasını seçin.
   3. Katılımcıdan 60 s sessiz bir dinlenme süresine hazırlanmak için bir sandalyeye oturmasını isteyin.
   4. FNIRS alma yazılımına dönün ve fNIRS verilerini toplamaya başlamak için Başlat düğmesini tıklatın. Konu ID_LE, yaş ve cinsiyeti açılır pencereye girin ve Başlat'ı tıklatın.
   5. Uyarıcı sunum yazılımına dönün, katılımcıya sessiz dinlenmenin başlayacağını bildirin ve 60'ların dinlenme süresini başlatmak için Space tuşuna basın.
   6. Dinlenme süresinin sonunda, 1^st deneme için hangi LE Alt Görev koşulunun (tek motor, tek bilişsel veya çift görev) seçildiğini belirleyin. Katılımcıya bu deneme için talimatlar sağlayın.
      1. Tek Motor Talimatları: Katılımcıya engellerin üzerinden geçerken mümkün olduğunca hızlı yürümesini söyleyin, 30 sn. Katılımcıya, birincil araştırmacı "Başlat" dediğinde başlayacağını söyleyin. Bu, ikincil bir araştırmacı ivmeölçerlere dokunduktan hemen sonra gerçekleşecektir. Birincil araştırmacı "dur" dediğinde katılımcıya yürümeyi bırakması gerektiğini söyleyin. Ayrıca, birincil araştırmacı "dur" dediğinde, katılımcı ayaklarını bir araya getirmelidir ve mümkün olduğunca hareketsiz kalmalıdır. Şu anda, ikincil araştırmacı ivmeölçerlere ikinci kez dokunacak ve katılımcının durduğu zemine bir işaret (yapışkan not) yerleştirilecektir.
      2. Tek Bilişsel Talimatlar: Katılımcıya 15 m'lik yürüyüş yolunun başında ayakta kalmasını söyleyin. Ayakta dururken, belirli bir harfle başlayan mümkün olduğunca çok kelime belirtilmesi istenecektir.
      3. İkili Görev Talimatları: Katılımcıya engellerin üzerinden geçerken ve aynı anda belirli bir harfle başlayarak mümkün olduğunca çok kelime belirtirken mümkün olduğunca hızlı yürümesini söyleyin. Bu durum için 30 saniyesi olacağını da bildirin. Katılımcıya, birincil araştırmacı "başla" dediğinde başlayacağını söyleyin. Bu, ikincil bir araştırmacı ivmeölçerlere dokunduktan hemen sonra gerçekleşecektir. Birincil araştırmacı "dur" dediğinde katılımcıya yürümeyi bırakması gerektiğini söyleyin. Ayrıca, birincil araştırmacı "dur" dediğinde, katılımcı ayaklarını bir araya getirmelidir ve mümkün olduğunca hareketsiz kalmalıdır. Şu anda, ikincil araştırmacı ivmeölçerlere ikinci kez dokunacak ve katılımcının durduğu zemine bir işaret (yapışkan not) yerleştirilecektir.
   7. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
   8. 1^st deneme sürümünü başlatmak için Boşluk çubuğuna basın. Uyarıcı sunum yazılımındaki 30 s zamanlayıcıyı izleyin; katılımcıya 30 s geçtiğinde durmasını söyleyin.
   9. 2^nd deneme sürümünü tanımlayın ve katılımcıya talimatlar verin. Katılımcı LE Alt Görev'in 15 randomize denemesini tamamlayana kadar işlemi tekrarlayın.
   10. Video kaydını durdurun.
   11. Katılımcıya 60 s oturma süresini daha tamamlayacağını bildirin. Katılımcı oturduktan sonra, dinlenme süresine başlamak için Başlat'a basın.
   12. Geri kalan süreyi takiben, uyarıcı sunum yazılımındaki LE alt görev dosyasından çıkın. FNIRS veri toplama yazılımında veri toplamayı durdurun, ancak yazılımdan çıkmayın.
       NOT: Harfler denemeler arasında randomize edilir (uyaran sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Harfler zorluk seviyesinde benzerdir ve şunları içerir: W, D, F, T, S, H, M, A, B ve P. Sayılar denemeler arasında rastgele hale getirilir (uyarıcı sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar dahil: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ve 240.
5. Hızlandırıcıları katılımcının ayak bileklerinden çıkarın. Koridordaki UE Alt Görevleri için belirlenen bölüme gidin.
6. UE alt görev veri toplama işlemine başlayın.
   1. Uyarıcı sunum yazılımını açın.
   2. UE alt görev dosyasını seçin.
   3. Katılımcıdan 60 s sessiz bir dinlenme süresine hazırlanmak için bir sandalyeye oturmasını isteyin.
   4. FNIRS alma yazılımına dönün ve fNIRS verilerini toplamaya başlamak için Başlat düğmesini tıklatın. Açılır pencereye konu ID_UE, yaş ve cinsiyet girin ve Başlat'ı tıklatın.
   5. Uyarıcı sunum yazılımına dönün, katılımcıya sessiz dinlenme süresinin başlamak üzere olduğunu bildirin ve 60 s dinlenme süresini başlatmak için Space tuşuna basın.
   6. Dinlenme süresinin sonunda, 1^st deneme için hangi UE Alt Görev koşulunun (tek motor, tek bilişsel veya çift görev) seçildiğini belirleyin. Katılımcıya bu deneme için talimatlar verin.
      1. Tek Motor Talimatları: Katılımcıya duvardan 1,5 m uzakta durmasını söyleyin. Katılımcının yanına tenis toplarından oluşan bir sepet yerleştirin. Katılımcıya 30 s boyunca alternatif ellerle bir duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için.
      2. Tek Bilişsel Talimatlar: Katılımcıya ayakta kalmasını söyleyin Katılımcıya 30 sn boyunca belirli bir sayıdan 7'ye kadar sırayla çıkarmasının isteneceğini söyleyin.
      3. İkili Görev Talimatları: Katılımcıya 30 sn boyunca alternatif ellerle duvar toslamayı tamamlamasını söyleyin. Katılımcıya, topları atarken ve yakalarken, 30 s için belirli bir 2 numaradan sırayla⁷ çıkarma yapmasının isteneceğini bildirin. Katılımcıya, bir top yakalayamazsa, tenis toplarının sepetinden yeni bir top elde etmek için.
   7. Video kaydına bir tripod üzerinde video kamera ile başlayın.
   8. 1^st deneme sürümünü başlatmak için Boşluk çubuğuna basın. Uyarıcı sunum yazılımındaki 30 s zamanlayıcıyı izleyin; Katılımcıya 30 s geçtiğinde durmasını söyleyin.
   9. 2^nd deneme sürümünü tanımlayın ve katılımcıya talimatlar verin. Katılımcı UE Alt Görev'in 15 randomize denemesini tamamlayana kadar işlemi tekrarlayın.
   10. Video kaydını durdurun.
   11. Katılımcıya 60 s oturma süresini daha tamamlayacağını bildirin. Katılımcı oturduktan sonra, dinlenme süresine başlamak için Başlat'a basın.
   12. Geri kalan süreyi takiben, uyarıcı sunum yazılımındaki UE Alt Görev dosyasından çıkın. FNIRS veri toplama yazılımında veri toplamayı durdurun ve yazılımdan çıkın.
7. FNIRS kapağını katılımcının kafasından çıkarın.
   NOT: Harfler denemeler arasında randomize edilir (uyaran sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Harfler zorluk seviyesinde benzerdir ve şunları içerir: W, D, F, T, S, H, M, A, B ve P. Sayılar denemeler arasında rastgele hale getirilir (uyarıcı sunum yazılımı tarafından) ve katılımcılar arasında ve tek ve çift görev koşulları arasında karşı dengelenir. Sayılar dahil: 185, 225, 220, 175, 205, 165, 170, 180, 245 ve 240.

Katılımcı
Yerel lise takımlarından ve üniversite üniversite üniversitelerarası ve kulüp spor takımlarından ağızdan ağıza ve reklam el ilanları kullanılarak katılımcılar alındı. Katılımcıların 15-22 yaşları arasında olmaları ve organize temaslı sporlara düzenli olarak katılmaları gerekiyordu. Temaslı sporlar, rutin oyun sırasında takım arkadaşları veya rakiplerle fiziksel temasın gerekli olduğu tüm sporları içeriyordu. Katılımcılar ayrıca normal veya düzeltilmiş görme ve işitme, nörolojik veya psikiyatrik durum öyküsü ve kendi kendine rapor başına orta veya ağır travmatik beyin hasarı öyküsü olmaması gerekiyordu.

Revize edilen DTS'den elde edilebilen klinik verilerin türünü göstermek için üç sağlıklı erkek temas sporu sporcusu katılımcısının (Ortalama Yaş: 18.0 ± 2.65 yıl. Sağlıklı, kadın temas sporu sporcuların verileri, kesinlikle Yöntemler odaklı olmayan başka bir yayında yer alacaktır.

Revize Edilmiş DTS için Veri Analizi
Temsili sonuçlara dahil edilen az sayıda katılımcı göz önüne alındığında, resmi istatistiksel analizler tamamlanmamıştır. Bununla birlikte, her katılımcı için, ikili görev durumundaki performans, tek motor ve tek bilişsel koşullardaki performansla karşılaştırıldı; her iki alt görevdeki performans ölçümlerinin açıklaması için aşağıya bakın.

LE Alt Görevlerindeki Performans Ölçümleri
Tek motor durum performansı yürüme hızı (m/s), toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu (m), ortalama adım süresi (ler) ve adım süresinin değişkenliği (SD) ile ölçüldü. Bu veriler, katılımcıların ayak bileklerine yapıştırdığımız akıllı cihazlardaki yerleşik ivmeölçerlerle elde edildi. Tek bilişsel durum performansı, bu deneme için ayrılan çeşitli süreyi hesaba katmak için kelimeler/sözcükler olarak temsil edilen tekrarlanmadan üretilen toplam kelime sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek bilişsel durumun bir video kasetini izledi ve üretilen toplam kelime sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Son olarak, çift görev koşulu performansı yürüme hızı (m/s), toplam adım sayısı, ortalama adım uzunluğu (m), ortalama adım süresi (ler) ve ortalama adım süresi değişkenliği (SD) ve tekrarsız olarak üretilen toplam sözcük sayısı ile ölçüldü, sözcük/saniye olarak temsil edildi. İki eğitimli araştırma asistanı da ikili görev koşulunun bir video kasetini izledi ve üretilen toplam kelime sayısı üzerinde uzlaşmaya varmak zorunda kaldı.

LE Alt Görevinde çift görev maliyeti
Her katılımcı için, çift görev motoru maliyeti, tek motor durumuna kıyasla çift görev koşulu sırasında yürüyüş özelliklerinde aşağıdaki değişikliklerle temsil edilir: daha yavaş yürüyüş hızı, daha fazla sayıda toplam adım, daha küçük bir ortalama adım uzunluğu, daha uzun bir ortalama adım süresi ve daha büyük bir adım süresi değişkenliği. Üç erkek katılımcının da LE Alt Görevinde çift görev motoru maliyeti olduğunu gözlemledik. Özellikle, tek koşullu görevlere kıyasla daha yavaş yürüyüş hızı, daha uzun ortalama adım süresi ve ikili sırasında adım süresinde daha fazla değişkenlik gördük; Bkz. Şekil 1A. Buna karşılık, üç katılımcıdan ikisi, tek motor ve çift görev koşulları arasındaki toplam adım sayısında veya ortalama adım uzunluğunda herhangi bir değişiklik göstermedi; Bkz. Şekil 1A.

Her katılımcı için, çift görev bilişsel maliyeti, tek bilişsel görev koşulunda oluşturulan sözcük sayısına kıyasla ikili görev koşulunda oluşturulan daha az sözcükle temsil edilir. Üç katılımcıdan ikisinde ikili görev bilişsel maliyetleri gözlemledik. Özellikle, bu katılımcılar çift görev koşulu sırasında tek görev koşuluna kıyasla daha az sözcük oluşturdu; Bkz. Şekil 1B.

UE Alt Görevlerindeki Performans Ölçümleri
Tek motor durum performansı, toplam başarılı yakalama sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek motor durumunun bir video kasetini izledi ve toplam başarılı yakalama sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Tek bilişsel durum performansı, toplam doğru çıkarma sayısı ile ölçüldü. İki eğitimli araştırma asistanı, tek bilişsel durumun video kasetini izledi ve toplam doğru çıkarma sayısı konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı. Çıkarma hataları kümülatif değildi (yani, "100, 92, 85..." bir hata ve bir doğru çıkarma olarak kaydedilirdi). Son olarak, çift görev koşulu performansı, toplam başarılı yakalama sayısı ve toplam doğru çıkarma sayısı ile ölçüldü. Yine, iki eğitimli araştırma asistanı tek bilişsel durumun video kasetini izledi ve toplam başarılı yakalama sayısı ve doğru çıkarmalar konusunda fikir birliğine varmak zorunda kaldı.

UE Alt Görevinde Çift Görev Maliyeti
Her katılımcı için, çift görev motoru maliyeti, tek motor durumu sırasında yapılan başarılı yakalama sayısına kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az başarılı yakalama ile temsil edilir. Üç erkek katılımcının da çift görev motoru maliyeti olduğunu gördük. Özellikle, çift görev durumu sırasında tek motor durumuna kıyasla daha az başarılı yakalamaları vardı; Bkz. Şekil 2A.

Çift görev bilişsel maliyeti, tek görev koşulu sırasında yapılan doğru çıkarma sayısına kıyasla çift görev koşulunun daha az doğru çıkarma ile temsil edilir. Üç katılımcıdan ikisinde ikili görev bilişsel maliyetleri gözlemledik. Özellikle, çift görev koşulu sırasında tek görev koşuluna kıyasla daha az doğru çıkarmaları vardı; Bkz. Şekil 2B.

Nörogörüntleme Uyumlu DTS için Veri Analizi
fNIRS Aygıt Özellikleri
Mobil fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) sistemi(Malzeme Masası)kullandık. Sistemde toplam 32 optod, 16 LED kaynağı ve 16 dedektör ve katılımcıların sırtlarına taktıkları bir kablosuz alım cihazı bulunuyor. Bu cihaz, brüt motor hareketini karşılamak için benzersiz bir şekilde donatılmıştır ve (bilgimize göre) bir mobil sistem için en yüksek miktarda kafa kapsamına sahiptir. FNIRS kullanarak nörogöründürme uyumlu DTS sırasında oksijenli hemoglobin (HbO) indeksleri kullanarak hemodinamik yanıt yoluyla beyin aktivitesini değerlendirdik.

fNIRS Kafa Probu
Kafa probu, katılımcının kafasına yerleşik optod tutuculu bir FNIRS kapağı kullanılarak yerleştirilen 30 optod (15 LED kaynağı ve 15 dedektör) içeriyordu. HbO'yu sol ve sağ motor kortekse LED kaynakları ve dedektörleri ve10-20 sistem 17ile tanımladığımız sağ yanal frontoparietal ağın 16, sağ PFC ve PPC'nin iki birincil bölgesine yerleştirerek ölçtük; Bkz. Şekil 3. LED kaynakları yüzeysel kortikal bölgelere kızılötesine yakın ışık saçıyor ve dedektörler kırılan ışığı yakalayarak her kanalda HbO değerlerini veya kaynak ve dedektörün kesişimini hesaplamamızı sağlıyor. Ek olarak, kafa derisi perfüzyonunu ölçen sekiz kısa ayırma dedektörü, ham fNIRS verilerinden geriletilecek bir sıkıntı değişkeni18,19.

FNIRS Alımı için Blok Tasarımı
Hem LE hem de UE alt görevleri blok tasarımına dönüştürüldü. Her iki alt görev de temel hemodinamik aktivite elde etmek için 60 s oturma dinlenme süresi ile başladı ve sona erdi. Dinlenmeyi, her alt görev için toplam 7,5 dakikalık toplam veri toplama süresi 30 s olan 15 randomize blok (5 tek motor durum bloğu, 5 tek bilişsel durum bloğu ve 5 çift görev durumu bloğu) izledi. 15 koşul bloğunun her biri arasında, katılımcıların hemodinamik yanıtının taban çizgisine dönmesine izin vermek için yaklaşık 6-8 s değişken bir dinlenme aralığı vardı; Bkz. Şekil 4.

FNIRS Veri Azaltma ve Birinci Düzey (Tek Konu) Analizi: Ham fNIRS verileri tescilli bir programlama diline ve sayısal bilgi işlem ortamına yüklenir (Malzeme Tablosu). Kısa ayırma dedektörleri ile oluşturulan kanallar daha sonra gerileme için etiketlenir. Uyaran sunum yazılımı tarafından oluşturulan varsayılan uyaran değerleri, DTS bloklarını (örneğin, tek motor, tek bilişsel, çift motor) tanımlamak için yeniden adlandırılır. Daha sonra, uyaran süresi parametreleri tüm DTS blokları için 30 saniye ve dinlenme süreleri için 60 s olarak ayarlanır. Temel işleme daha sonra sayısal bilgi işlem ortamıyla uyumlu özel olmayan bir araç kutusundan gelen adımlar kullanılarak tamamlanır. Bu adımlar arasında optik yoğunluğun hesaplanması ve daha sonra kısa ayırma kanallarından veri verilen optik yoğunluk değerlerinin yeniden hesaplanması20. Daha sonra, optik yoğunluk modifiye Bira Lambert Yasası21kullanılarak hemoglobin değerlerine (deoksijene hemoglobin, oksijenli hemoglobin ve toplam hemoglobin) dönüştürülür. Dönüştürmeden sonra, kısa ayırma kanalı verilerinin gerilemelerini içeren otomatik gerileyen bir model algoritması çalıştırılır. Otomatik gerici algoritmanın parametreleri bir Kurallı model22'yi izleyecek şekilde ayarlanır. Son olarak, bireysel veriler koşul kontrastları kullanılarak görselleştirilebilir (örneğin Çift vs Tek); Bkz. Şekil 5.

Şekil 1: Tek ve Çift Görev Koşulları Sırasında LE Alt Görev Performansı. (A) Her üç katılımcı da, UE alt görevinde çift görev motoru maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla daha yavaş yürüyüş hızına, daha uzun ortalama adım süresine ve çift görev koşulu sırasında adım süresinde daha fazla değişkenliğe sahipti. Üç katılımcıdan ikisi, çift ve tek görev koşulları arasında toplam adım sayısında veya ortalama adım uzunluğunda değişiklik göstermedi. (B) Üç katılımcıdan ikisi, le alt görevinde çift görev bilişsel maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az sözcük oluşturdu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Tek ve Çift Görev Koşulları Sırasında UE Alt Görev Performansı. (A) Her üç katılımcının da çift görev koşulu sırasında, UE alt görevinde çift görev motoru maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla daha az başarılı yakalaması vardı. (B) Üç katılımcıdan ikisi, UE alt görevinde çift görev bilişsel maliyetini temsil eden tek görev koşuluna kıyasla çift görev koşulu sırasında daha az doğru çıkarma yaptı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: FNIRS Kafa Sondası. FNIRS kafa probu, sol ve sağ motor korteks ve sağ prefrontal korteks (PFC) ve sağ arka parietal kortekse (PPC) yerleştirilen 15 LED kaynağı (kırmızı daireler) ve 15 dedektörü (beyaz daire) içeriyordu. Bu, her kanalda oksijenli hemoglobin (HbO) değerlerini veya kaynak ve dedektörün kesişimini hesaplamamızı sağladı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: FNIRS Alımı için Blok Tasarımı. DTS'nin nörogörüntüleme uyumlu versiyonu için LE ve UE alt görevleri blok tasarıma dönüştürüldü. Her iki alt görev de temel hemodinamik aktivite elde etmek için 60 saniyelik oturma dinlenme süresi ile başladı ve sona erdi. Dinlenmeyi, süresi 30 saniye olan 15 randomize blok (5 tek motor durum bloğu, 5 tek bilişsel durum bloğu ve 5 çift görev durumu bloğu) izledi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Tek Konu fNIRS Verileri. Bu, koşul kontrastları kullanılarak tek konu fNIRS verilerinin bir tasviridir. Bu görüntü, LE alt görevinden Çift Görev ve Tek Motor Görevi sırasında oksijenli hemoglobin (HbO) ile karşılaştırır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Yazarların açıklayacak çıkar çatışmaları yoktur.