العين تتبع مراقبة لتقييم الوظائف الإدراكية في المرضى الذين يعانون من التصلب الجانبي الضموري

Summary

Cognitive deficits are common in about one third of patients with amyotrophic lateral sclerosis, a neurological condition leading to progressive impairments in speech and movement abilities. To conduct cognitive tests in patients unable to speak or write a reliable and easy to administer eye-tracking paradigm was developed.

Abstract

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to progressive loss of motor and speech abilities. In addition, cognitive functions are impaired in a subset of patients. To evaluate these potential deficits in severely physically impaired ALS patients, eye-tracking is a promising means to conduct cognitive tests. The present article focuses on how eye movements, an indirect means of communication for physically disabled patients, can be utilized to allow for detailed neuropsychological assessment. The requirements, in terms of oculomotor parameters that have to be met for sufficient eye-tracking in ALS patients are presented. The properties of stimuli, including type of neuropsychological tests and style of presentation, best suited to successfully assess cognitive functioning, are also described. Furthermore, recommendations regarding procedural requirements are provided. Overall, this methodology provides a reliable, easy to administer and fast approach for assessing cognitive deficits in patients who are unable to speak or write such as patients with severe ALS. The only confounding factor might be deficits in voluntary eye movement control in a subset of ALS patients.

Introduction

التصلب الجانبي الضموري (ALS) هو اضطراب الاعصاب القاتل عادة ما يؤدي إلى الوفاة في غضون 3 إلى 5 سنوات. في سياق علم الأمراض، والمرضى الحالي مع الفقدان التدريجي من الجهاز التنفسي وعمل الصلبية وكذلك ضعف في قدرات الحركة ^1. وتشترك في بعض المظاهر السريرية، المرضية، والجينية مع الخرف الجبهي الصدغي ² كما تم توثيقه جيدا أن حوالي 30٪ من المرضى ALS يحمل العجز المعرفي ^3. هذا العجز هي الأبرز في مجالات ظيفة تنفيذية، الطلاقة اللفظية ولغة ⁽⁴⁾ ولها تأثير على البقاء على قيد الحياة ^5، والامتثال ⁶ ومقدمي الرعاية عبء ^7. وهكذا، وتقييم العصبية يمكن الاعتماد عليها أمر بالغ الأهمية في هذا المرض.

دفع ضعف في القدرات الحركية والكلام، ولكن، عاملا مقيدا لتقييم شامل للقدرات المعرفية في مراحل لاحقة من هذا المرض ^8. لهاه، يبدو أن النهج المحرك للعين أساس أن تكون واعدة جدا، حيث لا تزال الأساسية مراقبة حركة العين سليمة لفترة طويلة نسبيا أثناء المرض بالنسبة لغالبية المرضى ^9. وقد استخدمت المعلمات تتبع العين نفسها للحصول على معلومات عن الحالة المعرفية من المرضى الذين يعانون من المرض ¹⁰ وأيضا ربط مع نمط انتشار متتابعة من المرض ^11. كما تم دراسة حركة العين كوسيلة للسيطرة على الاختبارات المعرفية في سياق المرض في الأعمال السابقة. وقد أظهرت إحدى الدراسات بنجاح قابليته للاستخدام في الاصحاء تستخدم نسخة أساس المحرك للعين للاختبار ^{12، في} حين أن أخرى وجدت أنها مناسبة للتمييز بين الأصحاء والمرضى ALS على أساس الأداء المعرفي والتمييز بين معرفيا أكثر وأقل ضعف المرضى صنع تريل ^13.

البحث الموصوفة هنا يستخدم منهجية المحرك للعين استنادا إلى دراسة إدراكيا في ALS المرضى، وتحديدا في مجال الأداء التنفيذي. تم تكييف اختبارين العصبية التحقق جيدا وتستخدم عادة لمراقبة حركة العين: الملونة المصفوفات الغراب التقدمية (CPM) ⁽¹⁴⁾ وD2 اختبار ^15. الاجتماع التحضيري للمؤتمر هو أداة غير اللفظي المستخدمة لقياس القدرات التنفيذية وإبصاري فراغي وكذلك المخابرات السوائل. وD2-الاختبار هو أيضا أداة غير اللفظية المستخدمة للكشف عن الخلل التنفيذية في مجالات اهتمام انتقائي ومستمر وسرعة المعالجة البصرية. وتستخدم على نطاق واسع على حد سواء الأدوات الطبية التي استخدمت بنجاح في دراسات سابقة تقييم التدهور المعرفي المحتملة أثناء المرض ¹⁶ وحالة العصبية للمرضى ALS مقارنة مع الاصحاء ^17.

وكان الهدف من هذا العمل لإظهار متطلبات التقييم الناجح العجز المعرفي في ALS مستقلة عن الحركة والكلام الإعاقة باستخدام يختلطiable، الإصدار العين تتبع مقرها الاجتماع التحضيري للمؤتمر وD2 اختبار. الأهم من ذلك أن الأسلوب هو موضح هنا لديه القدرة على أن توسع لدراسة السكان الآخرين من المرضى الذين يعانون من الإعاقات الحركية الشديدة.

Protocol

وتمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات من جامعة أولم (بيان رقم 19/12) ووصف بروتوكول بالتالي يتبع المبادئ التوجيهية الخاصة بهم. جميع المشاركين أعطى موافقة خطية مستنيرة.

1. المحفزات والبيئة اختبار

1. للحفاظ على الانحرافات إلى الحد الأدنى أداء البحوث في الظلام أو في غرفة مضاءة بشكل خافت جدا وهادئة.
2. استخدام جهاز تتبع العين المناسب.
   ملاحظة: هناك مجموعة واسعة من الأجهزة المتوفرة لإجراء دراسات حركة العين. في هذا البحث تم استخدام جهاز تسجيل حركة العين المحمولة مع نظارات واقية، التي تقيس بشكل متزامن مواقف العين مجهر، وذلك باستخدام كاميراتين مدمجتين مع الصمام الثنائي الباعث للضوء الأشعة تحت الحمراء (IR المصابيح)، واحد لكل عين ^18.
   1. لضمان الأمثل تتبع العين، وضبط الكاميرات يدويا عن طريق إمالة لهم في كل درجة 6 من الحرية (3 متعدية، 3 التناوب) حتى كشف حركة العين هو الأمثل.
      ملاحظة:يتم عرض قياسات للنظام في الوقت الحقيقي على الشاشة مجرب لمراقبة جودة التسجيل والسلوك استجابة المشاركين. ووصف الملامح الرئيسية للنظام أدناه وتعطى مواصفات مفصلة في الجدول 1.
3. تنفيذ موحد اختبار المحرك للعين النموذج، والتي هي قادرة على الكشف عن العجز في مراقبة حركة العين.
   ملاحظة: يمكن أن يكون هذا سلسلة من المهام مثل السعي أو رمش المهام على نحو سلس، للمشاركين فيها مع ضعف سيطرة حركة العين أداء سيء (على سبيل المثال، الأساليب التي وصفها الخوانق وآخرون 2015 ^11). يكون هؤلاء المشاركين سيتم استبعادها من إجراء مزيد من التجارب.
4. المهام الحالية باستخدام البرمجيات المناسبة أن المشاريع المحفزات على الشاشة نصفي أسطواني عبر جهاز عرض محمولة فوق رأس هذا الموضوع في ^11. بالإضافة إلى ذلك، تأكد من أن بقعة الليزر الحمراء (القطر: 0.3 درجة، والموقف: 10 ° العمودي) موجود لD2-اختبار.
5. المشاركين يجلسون على كرسي مرتفع مع بقية الذقن قابل للتعديل، بحيث المسافة العين إلى الشاشة هي حوالي 150 سم.
6. ضبط استخدام A و B من الاجتماع التحضيري للمؤتمر (12 المحفزات لكل مجموعة) للجزء الأول من التجربة. تظهر هذه المنبهات مثل 22 ° طويلة / 15 ° مصفوفات عالية مع ستة البدائل الممكنة يصور أدناه، والتي قد تناسب في 6 درجة واسعة و 5 ° مساحة فارغة عالية قطع من المصفوفة.
7. لD2 اختبار، استخدام كتل خمسة مع 47 المحفزات، الموافق خط 2-6 من مستوى D2 اختبار ^15، وتصويرها على التحفيز واحدا تلو الآخر في منتصف الشاشة مع ارتفاع 11 درجة وعرض من 2.5 درجة. تأكد من أن كل التحفيز يستمر لمدة 2000 ميللي ثانية.

2. تشغيل تجربة

1. قبل بدء التجربة، اطلب من المشاركين ملء استمارة الموافقة المسبقة الخطية لضمان الدراسة وفقا للمعايير الأخلاقية.
2. إعطاء تعليمات عامةفيما يتعلق الغرض والعملي للتجربة ومراقبة للأدوية الجهاز العصبي المركزي النشطة، أي يطلب من المشاركين إذا هو / هي حاليا اتخاذ أي دواء الذي يؤثر على اليقظة والأداء وبالتالي المعرفي.
3. إيقاف جميع الأجهزة التي قد يكون اضطراب محتمل، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة النداء الآلي.
4. المشاركون مقعد مريح مع بقية الذقن في موقف أفضل. تأكد من أن الشاشة بأكملها مرئيا ويطلب من المشاركين للحفاظ على الموقف خلال التجربة بأكملها.
5. اطلب من المشاركين وضع رؤوسهم على بقية الذقن ووضع نظارات videooculography على رؤوسهم. ضبط لهم الفردية حجم رأس / الشكل.
   ملاحظة: وبالتالي، يجب أن يتم على أفضل توافق ممكن بين الراحة للمشارك والحد الأدنى من المخاطر غير مرغوب فيها الانزلاق أثناء القياس.
6. تأكد من أن كلتا العينين مرئية على الشاشة مجرب، حيث الصور من اثنين من تسجيل حركة العين كاميرات داخل زيتم عرض oggles ومن ثم التركيز الكاميرات لتوسيط الصور على الشاشة.
   ملاحظة: وهذا أمر مهم للكشف عن الأمثل وتتبع التلميذ باعتباره حدة غير سليمة يمكن أن يؤدي إلى إشارة المضطربة.
7. لضمان تسجيل مستمر لحركات العين في جميع الأوقات، تبدأ معايرة النظام من خلال تعليمات المشارك للنظر في كل ركن من أركان الشاشة نصفي أسطواني. في حالة فقدان إشارة، وتغيير زاوية الكاميرا تتبع التلميذ المعني من العين إلى حل المشكلة.
8. بدء تشغيل موحد اختبار المحرك للعين النموذج المبين أعلاه، واستبعاد جميع المرضى الذين يعانون من إعاقات بصرية كبيرة وهذه سوف تسبب أداء مهمة تالف.
9. إرشاد المشاركين لمتابعة بقعة واحدة على الشاشة، تتأرجح أفقيا (± 20 درجة) ثم عموديا (± 15 درجة) مع تردد 0.125 هرتز لتعيين غير معايرة المتعامدة البيانات "الخام" من الجهاز العين تسجيل حركة ثإيث احترام لموقف العين المتعامدة "الحقيقي" للمعايرة للنظام.
10. معرفة ما اذا كان المعايرة مقبولة، أي لو كان 'الحقيقية' حركة العين والبيانات "الخام" هي متزامنة مكانيا وزمانيا ثم إرشاد المشاركين إلى عدم تحريك الرأس وهذا قد يؤدي إلى جودة البيانات السيئة.
    ملاحظة: موقف الجهاز videooculography وموضوع ومن المتوقع أن تكون ثابتة أثناء التجربة، حتى لا يكون هناك حاجة لإعادة معايرة.
11. شرح الداخلي للدورة تدريبية لهيئة تدابير الصحة النباتية:
    1. إرشاد العباد للتعرف على القطع المفقودة تحت المصفوفات القادمة للظهور في الشاشة نصفي أسطواني التي يكون لديهم الوقت لانهائية. بعد عملية الاختيار، يكون موضوع إغلاق عيونهم للا يقل عن 250 مللي ثانية لتبدأ بإطار أخضر يحدد جميع البدائل الممكنة من القطع المفقودة عن 1500 ميللي ثانية لكل منهما.
    2. يكون المشارك اختيارالبديل يفكرون هو الصحيح عن طريق إغلاق عيونهم للا يقل عن 250 ميللي ثانية بينما enframed اختيارهم.
    3. المشروع الاختيار بشكل منفصل على الشاشة نصفي أسطواني. طرح سؤال على المشاركين للتأكيد. إذا يؤكد مشارك، يأمرهم إغلاق أعينهم مرة أخرى للا يقل عن 250 مللي ثانية.
    4. إرشاد المشاركين إلى أن التحفيز المقبل (مصفوفة مع 6 بدائل القطع المفقودة) تلقائيا (مرة أخرى، والتي قدمها البرنامج هو موضح في الخطوة 2) يبدو وأن هذا سيتم أربع مرات مع المثيرات التدريبية مأخوذة من مجموعة AB الاجتماع التحضيري للمؤتمر ¹⁴ .
12. الإجابة على أية أسئلة قد تكون موضوعات حول الإجراء. ثم، إرشاد المشاركين إلى اختيار القطعة المفقودة من اللحمة، وتعلموه خلال الدورة التدريبية وبدء الاجتماع التحضيري للمؤتمر (الشكل 1).
13. شرح الداخلي للدورة تدريبية لD2-الاختبار:
    1. إرشاد المشاركين لتوجيه أنظارهم إلى مرشدونص من الشاشة ومراقبة 47 المنبهات بشكل منفصل (47 ديفوار الصورة المقابلة للخط 1 من مستوى D2 للتجارب).
    2. إرشاد المشاركين لإلقاء نظرة على بقعة الليزر الحمراء وضعه فوق المحفزات كلما قدم "د" مع شرطتين حتى يظهر التحفيز المقبل. ملاحظة: إذا تم تقديم أي حافز الهدف النظرة يحتاج إلى أن تركز في وسط الشاشة حيث سيتم تقديم الحوافز المقبل.
14. الإجابة على أية أسئلة قد تكون موضوعات حول الإجراء. ثم، إرشاد المشاركين على المضي قدما للكتل الخمس التالية من 47 المحفزات، على غرار دورة تدريبية وبدء D2 اختبار.
15. لمراقبة الجودة، وفحص البيانات التي تم الحصول عليها من كل دورة لكل موضوع بعناية (بصريا من قبل المجرب المدربين). تحقق في حالة تلف جودة البيانات، على سبيل المثال بسبب صعوبات تقنية، حركات العين التالفة أو سوء الفهم.
16. شكرا مواضيع لمشاركتهم والإجابة على جميع الأسئلةأثناء التجربة.

النتائج

لغرض البحوث المقدمة هنا، أي تطوير المحرك للعين يمكن الاعتماد عليها على أساس تقييم العصبية للمرضى ALS، في منزل وضعت مخازن البرمجيات الخيارات هذا الموضوع في الاجتماع التحضيري للمؤتمر في ملف منفصل، مما يسمح لحساب اليدوي لنسبة صحيحة الأجوبة. لD2 ال?...

Discussion

إنها مهمة صعبة لتقييم بنجاح الحالة المعرفية من المرضى الذين يعانون من المرض غير القادرين على التحدث والكتابة. استخدام نظم videooculography يوفر نهجا واعدا. تقنية قدمت بموجبه موثوق بها في الكشف عن العجز المعرفي، والتي تلعب دورا محوريا في سياق عبء مقدمي الرعاية ومرض إدارة ^2...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
EyeSeeCam	EyeSeeTec GmbH; 82256 Fürstenfeldbruck, Germany		Videooculography device