Paradigma de Stroop de doble tarea para detectar déficits cognitivos en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento

Resumen

Las escalas de evaluación clínica no son lo suficientemente sensibles a la disfunción cognitiva en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. El paradigma de doble tarea presenta ventajas y potencial en la evaluación y entrenamiento cognitivo de la disfunción cognitiva. El estudio aquí propone un paradigma de Stroop de doble tarea para identificar la disfunción cognitiva en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento.

Resumen

Las escalas generales de evaluación cognitiva clínica no son lo suficientemente sensibles al deterioro cognitivo en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. La evaluación de doble tarea tiene ventajas para identificar déficits cognitivos en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento y se ha aplicado gradualmente en la evaluación clínica y el entrenamiento cognitivo. Además, el paradigma de Stroop tiene mayor sensibilidad y especificidad para la evaluación atencional que las escalas convencionales de evaluación cognitiva clínica. Por lo tanto, este estudio presenta la evaluación de doble tarea basada en el paradigma de Stroop para identificar déficits cognitivos en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. Este estudio demuestra una evaluación de tarea única y doble basada en el paradigma de Stroop y confirma su viabilidad a través de experimentos de casos y evaluación de espectroscopia funcional sincronizada de infrarrojo cercano. El tiempo de reacción de Stroop y la velocidad correcta se utilizan como indicadores principales para evaluar el nivel cognitivo de los sujetos. Este protocolo de estudio tiene como objetivo proporcionar nuevas ideas para determinar el efecto techo en el fracaso de la evaluación clínica general para pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento.

Introducción

El accidente cerebrovascular es la principal causa de discapacidad en humanos¹ y puede causar diversos grados de déficits motores, cognitivos, emocionales y otros déficits funcionales². Algunos pacientes con ictus con mejor pronóstico y solo defectos funcionales leves muestran una mayor autonomía funcional en las actividades diarias, pero el estado funcional de su discapacidad puede no ser suficiente para apoyar su regreso al trabajo o actividades anteriores. Estos pacientes se denominan pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento ^3,4. Debido a sus déficits funcionales menores, es difícil identificar sus disfunciones, especialmente en términos de funciones cognitivas, a través de la evaluación general de escalas de funciones, como la evaluación cognitiva de Montreal (MoCA)⁵ y la calificación de demencia clínica (CDR)⁶, que tienen un efecto techo y poca sensibilidad para identificar defectos funcionales leves en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. Por lo tanto, es necesario desarrollar métodos objetivos y simples para identificar la disfunción cognitiva en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento.

En los últimos años, las ventajas del paradigma de doble tarea en la evaluación y la formación se han ido valorando gradualmente ^7,8. Por ejemplo, los pacientes pueden desempeñarse normalmente en tareas cognitivas simples (por ejemplo, cálculo) pero muestran diversos grados de deterioro cognitivo cuando se agregan tareas adicionales ^9,10 (por ejemplo, caminar mientras se cuenta). Manaf et al. encontraron que los pacientes con accidente cerebrovascular a menudo usan estrategias compensatorias cuando realizan tareas duales cognitivo-motoras, como mantener la estabilidad sacrificando el desempeño de la tarea cognitiva¹¹. Por lo tanto, la evaluación de doble tarea puede tener ventajas en la identificación de déficits cognitivos en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. Por un lado, el contenido de la evaluación de doble tarea está más cerca de la vida cotidiana que una sola tarea, como caminar mientras se observa el entorno circundante o hablar y llamar. En estudios previos, la tarea caminar + nombrar y caminar + cruzar obstáculos fueron diseñadas para simular caminar en ambientes reales¹².

Por otro lado, la capacidad ejecutiva en tareas duales tiene una estrecha relación con la atención dividida (perteneciente a la categoría de función cognitiva avanzada)¹³. La atención dividida es la capacidad de manejar múltiples tareas simultáneamente y asignar atención a dos o más tareas¹⁴. Esta habilidad cognitiva es de gran importancia para mejorar la eficiencia de las actividades diarias. Por lo tanto, los resultados de la evaluación de doble tarea se pueden utilizar para reflejar la atención dividida del individuo. Normalmente, las personas pueden lidiar con dos o más tareas simples simultáneamente en su vida diaria y no son molestadas. Sin embargo, cuando la función cerebral se ve afectada, puede haber más interferencia de doble tarea cuando se enfrentan a tareas duales simples; Es decir, cuando se realizan tareas duales, es probable que la atención dividida reducida cause que el desempeño de una o dos tareas se vea afectado¹⁵. Se concluye que la ejecución de tareas duales tiene más probabilidades de detectar el deterioro avanzado de la función cognitiva en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento.

El paradigma de Stroop es un paradigma experimental clásico para estudiar el efecto Stroop (también conocido como efecto conflicto)¹⁶, que ha sido ampliamente utilizado en la evaluación de la atención en pruebas de función cognitiva, especialmente en el campo de la inhibición de la atención¹⁷. El efecto Stroop clásico se refiere al hecho de que es difícil para los individuos responder de forma rápida y precisa a estímulos no dominantes debido a la interferencia de la respuesta dominante. Esto da como resultado un tiempo de respuesta más largo y una menor precisión de respuesta para estímulos no dominantes. La diferencia en el tiempo de reacción o la tasa de precisión entre las reacciones dominantes y no dominantes es el efecto Stroop¹⁸. Por lo tanto, la Stroop requiere altos niveles de atención¹⁹. Los efectos de Stroop más pequeños representan una mayor inhibición atencional, mientras que los efectos de Stroop más grandes representan una disminución de la inhibición atencional¹⁸.

El paradigma de Stroop puede ser más adecuado para evaluar la disfunción cognitiva en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento y tiene mayor sensibilidad y especificidad para la evaluación de la atención que la escala de evaluación clínica tradicional²⁰. Por lo tanto, este estudio diseñó una evaluación de doble tarea basada en el paradigma de Stroop para identificar déficits cognitivos en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. El protocolo también incluye la evaluación clínica de la función cognitiva, la función motora de las extremidades inferiores y la función de equilibrio en pacientes con accidente cerebrovascular para garantizar que los pacientes puedan completar la evaluación de doble tarea. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) se utilizó como una herramienta de evaluación objetiva de la función cerebral para detectar la activación de la función cerebral en pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento bajo la doble tarea. La efectividad y viabilidad del esquema de evaluación de doble tarea basado en el paradigma de Stroop se verificaron desde la perspectiva de la neuroimagen, que proporciona nuevos aspectos para la práctica clínica.

Protocolo

Este proyecto fue aprobado por la Asociación de Ética Médica del Quinto Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Guangzhou (No. KY01-2020-08-06) y ha sido registrado en el Centro de Registro de Ensayos Clínicos de China (No. ChiCTR2000036514). Se obtuvo el consentimiento informado de los pacientes para el uso de sus datos en este estudio.

1. Contratación

1. Reclutar pacientes con accidente cerebrovascular con condiciones estables confirmadas por el examen por imágenes: el diagnóstico se ajusta a los criterios diagnósticos de enfermedad cerebrovascular de la División de Neurología de la Asociación Médica China (2005). Elija pacientes con accidente cerebrovascular en el estadio IV²¹ de Brunnstrom.
2. Asegúrese de que los pacientes puedan completar las actividades diarias básicas de forma independiente. Asegurar que los pacientes no tengan deterioro cognitivo evidente y cumplan con los siguientes requisitos: MoCA en el rango normal; no negligencia unilateral (Prueba de Albert, número de omisiones ≤2)²²; ninguna otra enfermedad neurológica, como defectos del lenguaje; y puede cooperar con las instrucciones pertinentes para completar este estudio.
3. Asegúrese de que los sujetos participen en la prueba voluntariamente y firme un formulario de consentimiento informado.

2. Evaluación clínica

1. Registre la información del sujeto, incluido el nombre, el sexo, la fecha de nacimiento, el nivel de educación, el índice de masa corporal, el historial médico y el historial de medicamentos.
2. Realizar una evaluación de la función cognitiva.
   1. Realice MoCA²³ en pacientes con accidente cerebrovascular haciendo 11 preguntas que aborden la atención y concentración de los sujetos, la función ejecutiva, la memoria, el lenguaje, las habilidades de estructura visual, el pensamiento abstracto, la computación y la orientación.
   2. El puntaje total del MoCA es 30, que está relacionado con el nivel de educación. Si el sujeto tomó menos de 12 años de educación, agregue un punto al puntaje total de MoCA. Considere una puntuación de 26 o más como normal²³.
   3. Realizar un CDR²⁴ en los pacientes con accidente cerebrovascular. Recopilar información durante entrevistas estructuradas con pacientes con accidente cerebrovascular y sus familias y evaluar las habilidades de los sujetos en seis aspectos: memoria, orientación, juicio y resolución de problemas, trabajo e interacción social, vida familiar y pasatiempo personal, y vida independiente.
   4. La puntuación más alta posible es 3. Evalúe las puntuaciones obtenidas de la siguiente manera: puntuación total = 0 indica que no hay demencia; la puntuación total = 0,5 indica sospecha de demencia; la puntuación total = 1 indica deterioro cognitivo leve; la puntuación total = 2 indica deterioro cognitivo moderado; y la puntuación total = 3 indica deterioro cognitivo grave²⁴.
   5. Realizar la prueba de Albert para detectar la presencia de negligencia espacial unilateral (USN) en pacientes con accidente cerebrovascular. Pídale al sujeto que tache todas las líneas que se colocan en orientaciones aleatorias en una hoja de papel.
   6. Presente al sujeto una serie de 40 líneas negras, cada una de unos 2 cm de largo, orientadas aleatoriamente en una hoja de papel blanco de 11 x 8,6 pulgadas en seis filas. Evalúe la presencia o ausencia de USN, según el número de líneas que quedan sin cruzar en cada lado de la hoja de prueba. Si alguna línea se deja sin cruzar y más del 70% de estas líneas no cruzadas están en el mismo lado que el déficit motor, esto indica negligencia espacial unilateral.
3. Realizar una evaluación de la función motora.
   1. Realizar la Evaluación Fugl-Meyer (FMA) en los pacientes con accidente cerebrovascular para evaluar la función motora, la sensación, el equilibrio, el rango de movimiento articular y el dolor articular en pacientes con hemiplejía posterior al accidente cerebrovascular. El dominio motor incluye elementos que evalúan el movimiento, la coordinación y las acciones reflejas del hombro, el codo, el antebrazo, la muñeca, la mano, la cadera, la rodilla y el tobillo.
   2. La puntuación de la función motora varía de 0 (hemiplejia) a 100 puntos (rendimiento motor normal), dividida en 66 puntos para las extremidades superiores y 34 puntos para las extremidades inferiores. Evalúe la puntuación de la siguiente manera: 0-49 puntos indican deterioro motor grave; 50-84 puntos indican un marcado deterioro motor; 85-95 puntos indican deterioro motor moderado; y 96-99 puntos indican un ligero deterioro motor.
4. Realizar una evaluación de la función de equilibrio.
   1. Realice la escala de equilibrio de Berg (BBS)²⁷ en el paciente con accidente cerebrovascular, con un total de 14 elementos de fácil a difícil, incluyendo equilibrio sentado, equilibrio de pie, transferencia de cuerpo, giro y pie de una sola pierna.
   2. Evalúa las puntuaciones de la siguiente manera: la puntuación más alta de la escala es 56; una puntuación total de <40 puntos sugiere un riesgo de caída; 0-20 puntos anotados indica una función de equilibrio deficiente y que se requiere una silla de ruedas; 21-40 puntos obtenidos sugieren que el sujeto tiene una cierta función de equilibrio y necesita caminar con ayuda; 41-56 puntos puntuados sugieren una buena función de equilibrio y que el sujeto puede caminar independientemente²⁸.
5. Realice una evaluación del riesgo de caídas.
   1. Realizar el test timed up and go (TUGT)²⁹ en pacientes con ictus. Pídale al sujeto que se levante de la silla, camine durante 3 m, gire su cuerpo, luego regrese y se siente en la silla a una velocidad cómoda para garantizar la seguridad. Al mismo tiempo, pídale al evaluador que cronometre todo el proceso, desde la emisión de la orden de salida hasta sentarse en la silla.
   2. Evalúe el resultado obtenido de la siguiente manera: si el tiempo total para que el sujeto complete TUGT ≥14 s, indica que el sujeto tiene el riesgo de caerse²⁹.

3. Evaluaciones de tareas de Stroop

1. Realizar la evaluación de tarea única de Stroop (solo tarea de Stroop; Figura 1).
   1. Pídale al paciente que se siente en una silla estable.
   2. Ejecute el software de presentación de estímulos comerciales y seleccione los ensayos de prueba de congruencia. Haga un nuevo perfil para el paciente. Seleccione las pruebas de prueba de congruencia de la tarea Stroop y repita tres pruebas.
      1. Llevar a cabo el siguiente paradigma experimental. Diseñe el experimento con un tiempo de descanso del paciente de 10 s y luego pídale al paciente que realice una prueba cognitiva con una frecuencia de 6 s para un total de tres ensayos, y cada ensayo tenga un estímulo de 60 s + 60 s de descanso.
      2. Establezca la duración total del experimento en 370 s (el proceso específico se muestra en la Figura 1). En la etapa de reposo, pídale al paciente que se relaje. Cuando el experimento esté en la etapa de estimulación, pídale al paciente que realice la prueba relacionada con la atención, complete la tarea en 6 s y la complete 10 veces en 60 s.
   3. Pida a los pacientes que sigan las instrucciones para los dos ensayos de prueba como se describe a continuación.
      1. Seleccione los ensayos de prueba de congruencia. Haga clic en el botón de flecha a la izquierda (←) tan pronto como sea posible cuando se muestra a la izquierda del cuadrado. Haga clic en el botón de flecha a la derecha (→) tan pronto como sea posible cuando se muestra a la derecha del cuadrado.
      2. Seleccione los ensayos de prueba de incongruencia, que comparten el mismo paso que los ensayos de prueba de congruencia. Haga clic en el botón de flecha a la izquierda (←) tan pronto como sea posible cuando se muestre a la izquierda del cuadrado, ignorando el significado del carácter y centrándose en su posición.
      3. Haga clic en el botón de flecha a la derecha (→) tan pronto como sea posible, cuando se muestre a la derecha del cuadrado, ignorando el significado del carácter y centrándose en su posición. Finalice la tarea, guarde los datos y exporte los datos a una base de datos autocompilada.
2. Realice la evaluación de doble tarea de Stroop (tarea de Stroop + control de equilibrio).
   1. Pídale al paciente que se siente en una pelota de equilibrio con el terapeuta como responsable de la protección del paciente. Deje que el paciente complete el paradigma experimental de Stroop con los pasos mencionados anteriormente (pasos 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Cuando el experimento esté en una etapa de reposo, pídale al paciente que mantenga el equilibrio y se relaje en la pelota de equilibrio tanto como sea posible. Cuando el experimento esté en estado de estimulación, pídale al paciente que realice la prueba relacionada con la atención mientras mantiene el equilibrio en la bola de equilibrio tanto como sea posible.

4. Evaluación del fNIRS

1. Coloque 10 fuentes de luz y 12 receptores en la tapa de prueba fNIRS para que correspondan a las cuatro regiones de interés (ROI) de este estudio, que incluyen la corteza prefrontal izquierda (LPFC), la corteza prefrontal derecha (RPFC), la corteza promotora izquierda (LPMC) y la corteza promotora derecha (RPMC).
2. Preparación de la asignatura
   1. Informar a los sujetos del propósito experimental y observar a los pacientes.
   2. Asegure el sitio Cz en la parte superior de la tapa de prueba, el cuarto punto desde la frente hasta el lóbulo occipital en la línea media de la tapa completa. Asegúrese de que el punto medio de la conexión se encuentra entre la raíz nasal hasta el borde inferior de la protuberancia occipital, el punto de intersección de la conexión de la raíz nasal a la protuberancia occipital o la conexión entre la fosa auricular superior de ambas orejas (cymba conchae).
   3. Coloque la tapa en la cabeza del sujeto y ajuste la posición de la tapa para que el punto Cz en la cabeza del sujeto coincida con el punto Cz en la tapa. Apriete la corbata a ambos lados de la tapa y permita que las orejas del sujeto perforen el espacio; La parte frontal de la tapa está naturalmente unida a la frente, y la parte posterior está naturalmente unida al occipucio.
3. Adquisición y preadquisición
   1. Abra el software, seleccione el sujeto experimental e ingrese la información básica de los pacientes. Ajuste la frecuencia de muestreo a 11 Hz.
   2. Haga clic en el botón Preadquisición para iniciar la preadquisición y calibrar la señal de prueba. De acuerdo con la intensidad de la señal de cada punto mostrado por la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano, ajuste los puntos débiles de la señal moviendo la tapa o exponiendo aún más el cuero cabelludo. Cuando la intensidad de la señal de cada punto recogido por la tapa tiende a ser estable, detenga la pre-recolección y haga clic en el botón de ganancia automática. Haga clic en el botón Inicio para recoger la señal.
      NOTA: Asegure la calidad de la señal en la adquisición y preadquisición de la siguiente manera. La curva de señal de intensidad de luz original debe ser estable, acompañada de una fluctuación de la señal de latido de 1-2 Hz, y el valor debe cumplir con el umbral razonable establecido por el equipo. La intensidad de la señal se puede indicar por color, donde la intensidad de la señal de una pantalla gris es baja, el amarillo es bueno, el verde es excelente y el rojo es demasiado fuerte.
4. Realizar la evaluación de tareas individuales de Stroop sincronizada con fNIRS. Luego, realice la evaluación de doble tarea de Stroop sincronizada con fNIRS.

5. Tratamiento y análisis de datos

1. Procesar información general y datos de evaluación clínica de los pacientes.
2. Analice los datos de infrarrojo cercano utilizando el paquete de software NirSpark en MATLAB.
   1. Realizar datos previos a la procesión.
      1. Haga clic en el botón Excluir para eliminar el intervalo de tiempo no relacionado con el experimento. Haga clic en el botón Movimiento para eliminar los artefactos de movimiento causados por actividades fisiológicas como la respiración, los latidos del corazón, el pulso, etc., y actividades involuntarias como parpadear, tragar, etc., y convertir la señal de intensidad de la luz en una señal de densidad óptica.
      2. Haga clic en el botón Filtro para seleccionar el filtro de paso de banda (0,01-0,2 Hz) para eliminar el ruido fisiológico e instrumental. Haga clic en el botón Hemo para calcular los cambios relativos de oxihemoglobina (HbO₂) y desoxihemoglobina (HbR) de acuerdo con la Ley de Beer-Lambert modificada y convertir la señal de densidad óptica en la señal de concentración de oxígeno en sangre.
         NOTA: La HbO 2 es más sensible a los cambios entre condiciones que la HbR, por lo que el análisis posterior utiliza solo datos de HbO₂ en este protocolo de estudio.
   2. Construcción de modelos lineales generales (GLM)
      1. Elija HbO₂ en Hemo Type como datos de análisis. Haga clic en el botón Especificación para tomar segundos como unidad de tiempo y seleccione el tipo HRF estándar como función base. Luego, elimine la etapa de descanso para establecer la matriz de diseño GLM y seleccione la etapa de estímulo en la tarea de acuerdo con el diseño experimental.
      2. Haga clic en el botón Estimación para ajustar la matriz de diseño establecida con los datos recopilados. Haga clic en el botón Ver para desproteger el valor de β calculado.
         NOTA: GLM es una combinación lineal de señales hemodinámicas observadas (variable dependiente) como regresiones interesantes (variable de tarea), covariables redundantes (como el ruido superficial medido en canales de corto alcance) y términos de error.
   3. Calcule el valor β de la siguiente manera. Calcular datos experimentales en los ROIs utilizando el modelo de correlación lineal establecido. Obtenga los parámetros GLM del canal requerido y derive el valor β de la activación cerebral bajo cada condición experimental (es decir, el coeficiente de peso en el modelo lineal) para el análisis.
3. Ejecute el software de presentación de estímulos comerciales para exportar los datos de rendimiento de las tareas cognitivas en la tarea Stroop y obtener la precisión (ACC) y el tiempo de reacción (RT) para el análisis final de los datos.

Resultados

Este estudio presenta resultados de un paciente con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento, que era un hombre de 71 años que sufrió un accidente cerebrovascular isquémico con hemiplejía izquierda hace 2 años. La resonancia magnética (RM) presentó infarto crónico bilateral desde los ganglios basales hasta la corona radiante. Pudo caminar y vivir independientemente en la comunidad, pero no estaba satisfecho con su recuperación cognitiva. Sin embargo, todas las evaluaciones funcionales estuvieron dentro d...

Discusión

En nuestro estudio, los resultados de las escalas de evaluación cognitiva clínica de rutina para el paciente con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento no mostraron ningún déficit cognitivo significativo. Sin embargo, estas escalas de evaluación podrían mostrar un efecto techo y ser menos sensibles para identificar los déficits cognitivos leves de los pacientes con accidente cerebrovascular de alto funcionamiento. Por lo tanto, este protocolo seleccionó aún más el ACC y la RT en la evaluación de tare...

Materiales

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