Analyse numérique de l’écriture manuscrite des caractères chez les patients chinois présentant une déficience cognitive légère

Résumé

Cette étude a proposé une analyse numérique de l’écriture manuscrite des caractères chez les personnes ayant une déficience cognitive légère pour trouver plus d’information que ce qui est révélé par l’analyse traditionnelle crayon-écriture papier.

Résumé

Une quantité croissante de preuves montre que les déficits cognitifs et les dysfonctionnements de mouvement ne sont pas séparés. Les patients présentant l’affaiblissement cognitif doux (MCI) peuvent manifester des désordres fins de moteur des extrémités supérieures. L’écriture manuscrite est une activité humaine complexe et unique impliquant à la fois la coordination motrice et cognitive. Des chercheurs des pays occidentaux ont découvert que les patients atteints de MCI ont des caractéristiques anormales d’écriture. Cependant, aucune étude pertinente n’a été menée dans la population chinoise. En raison du phénomène inter-culture de l’écriture manuscrite, le but de cette étude est de trouver de nouvelles tâches d’écriture pour démontrer les différences dans les dispositifs d’écriture entre les patients âgés présentant MCI et les individus en bonne santé âge-assortis.

Introduction

L’affaiblissement cognitif doux (MCI) est considéré comme phase cognitive transitoire mais progressivement dégénérative qui précède l’apparition de la maladie d’Alzheimer (MA)¹. Il a été rapporté que le taux de progression de la MA par an est de 15 %, tandis que près de 75 % des cas modérés et graves d’MC pourraient ne pas être^{diagnostiqués 2}. Des études récentes ont rapporté que les patients atteints de MCI ont des difficultés dans certains aspects des tâches motrices fines³, et les patients qui ont montré des troubles moteurs, tels que la démarche lente, avait un risque élevé de démence⁴.

L’écriture manuscrite est une activité humaine complexe qui implique un mélange complexe de composantes cognitives, kinesthésiques et perceptuelles motrices, y compris la perception visuelle et kinesthésique, la planification motrice, la coordination œil-main, l’intégration visuelle-motrice, la dextérité et les habiletés^{manuelles 1}. L’analyse de l’écriture manuscrite a été utilisée pour détecter les dysfonctionnements cognitifs et moteurs dans de nombreux types de maladies neurodégénératives, telles que la MA et la maladie de Parkinson (MP)⁵. En outre, certains aspects des problèmes d’écriture ont été rapportés pour être un indicateur pour MCI et liés à la progression de la maladie⁶. Comme la majorité de la population utilise la langue, les études qui étudient l’analyse de l’écriture manuscrite chez les locuteurs chinois (en particulier les caractères chinois simplifiés) font encore défaut.

Il y a eu plusieurs articles qui ont étudié des anomalies d’écriture manuscrite ou « agraphie » dans les individus avec MCI. Par exemple, en utilisant les méthodes traditionnelles crayon-papier, Zhou et ses collègues ont essayé de dévoiler les capacités d’écriture distinctes entre les patients atteints de MCI et les personnes sans MCI. Les différences entre les groupes n’étaient pas évidentes, à l’exception des erreurs^{d’écriture 7}. Kawa et coll. ont trouvé des dispositifs d’écriture chez les patients atteints de MCI à l’aide d’un stylo intelligent, qui pourrait analyser dynamiquement la vitesse de course et de stylo pendant^{l’écriture 2}. Le matériel WACOM et le logiciel MovAlyzeR peuvent détecter plus d’informations en temps réel par rapport aux méthodes traditionnelles au crayon et au papier et aux méthodes de papier intelligent. Par conséquent, les données dynamiques d’écriture manuscrite, telles que la pression de pen-down, la vitesse, l’accélération, et la secousse, se sont trouvées pour être un nouveau foyer de l’analyse d’écriture par rapport aux données statiques, telles que la taille de lettre et l’espace entre les^{mots 2.}

Cependant, un autre phénomène qui ne peut être négligé est l’effet interculture culturel de l’écriture. Les systèmes d’écriture des différentes nations ne sont pas toujours les mêmes (p. ex., les lettres anglaises sont écrites de gauche à droite tandis que les lettres hébraïques sont écrites de droite à^{gauche) 8}. Dans ce numéro, même les revues ont confirmé l’efficacité de l’analyse^{de l’écriture 9,10} dans les langues alphabétiques, et le grand écart entre les caractères chinois et les lettres occidentales a entravé la capacité d’échange de l’analyse de l’écriture manuscrite dans les méthodes et les^{résultats 11} de ces études.

Il existe plusieurs différences majeures entre les langues occidentales (p. ex., l’anglais) et le chinois. Tout d’abord, il y a beaucoup plus de mouvements horizontaux de la pointe de stylo pendant l’écriture chinoise de caractère comparée à l’écriture^{de lettre 12.} Deuxièmement, contrairement à la langue alphabétique, qui est associée aux phonèmes, le chinois est considéré comme^{logographique 7}. En conséquence, la plupart des caractères chinois ont leur propre ordre unique de course, et la largeur et la hauteur des coups doivent être strictement limitées. Sinon, des largeurs et des hauteurs illimitées pourraient causer une illisibilité^{accrue 11} ( » et " sont des caractères chinois complètement différents. Aussi, " « , " « , et " sont différents caractères chinois).

« (prononcé « Zheng ») est un caractère chinois typique, simple et couramment utilisé que presque tous les orateurs chinois avec un niveau d’éducation de deux ans peuvent lire et écrire. Il a été choisi comme tâche d’écriture dans les études précédentes d’analyse^{d’écriture manuscrite chinoise 6,12}. Les chercheurs ont décidé d’utiliser « » comme tâche d’écriture parce qu’elle est « carrée » et composée de cinq traits, qui sont tous horizontaux (^#1, ^#3, ^#5 course, de gauche à droite) ou verticale (^#2, ^#4 course, de haut en bas) (Figure 1). Selon de nombreuses études de moteur fin, la réalisation ^{de la #}3 course (horizon) et le ^#4 course (verticale) nécessite des mouvements purs du poignet et des doigts,^{respectivement 6,12,13}. En conséquence, la vitesse de course des deux coups pourrait être une manifestation appropriée¹⁴.

En outre, la pression du stylo pendant l’écriture manuscrite est une fonction d’écriture qui a été montré pour surpasser d’autres caractéristiques cinématiques en reflétant le contrôle^{moteur 5,15}. Cependant, il n’y a pas d’études pertinentes chez les patients chinois, bien que des résultats positifs aient été confirmés par des groupes de recherche de la République tchèque, de l’Espagne, d’Israël et^{d’autres pays 8,16,17}.

La signature a été couramment utilisée comme tâche d’écriture manuscrite dans de nombreuses études⁵. En général, une signature nécessite peu de réflexion ou de temps d’antenne¹⁸. « En l’air » est défini comme lorsque la pression de la pointe du stylo à l’écran est de 0 pendant l’écriture, et « temps dans l’air » est la somme du temps « en l’air » pendant l’écriture. Les individus qui souffrent de beaucoup de désordres neuropsychiatriques pourraient avoir des déficits dans le contrôle psychomoteur, et ainsi ils montrent le temps accru dans l’air de la signature. Par exemple, Rosenblum et coll. ont constaté que les patients israéliens souffrant de dépression et de la maladie de Parkinson présentaient un temps d’antenne plus long que des témoins sains pendant l’écriture de leur propre nom^{en hébreu 8,19}. Comme les caractères chinois ont leur propre forme, dans cette étude, il a été décidé d’utiliser la tortuosité de longueur dans l’air dans la segmentation entre les caractères lors de l’écriture du nom comme un paramètre indicatif potentiel. Tortuosity, défini par le rapport de la longueur de l’arc à la distance euclidean entre les points d’extrémité, est une mesure de courbure, et indexe donc la douceur d’une sortie d’écriture^{spécifique 20}.

Protocole

Notre étude a été approuvée par le Comité d’éthique académique de la Division des sciences biologiques de l’Hôpital général de l’APL chinoise à Beijing, en Chine.

1. Aspects généraux du développement des méthodes

1. Utilisez un numériseur USB (par exemple, Wacom Cintiq Pro 16) et un stylet portatif pour les mouvements d’écriture. Les spécifications détaillées du numériseur sont les suivantes : dimensions externes (largeur x profondeur x hauteur) 410 x 265 x 17,5 mm, résolution spatiale 3840 x 2160 points, taille des pixels 0,090 x 0,090 mm, résolution temporelle 30 ms et niveau de pression de 8 192.
2. Connectez un PC portable au numériseur pour recueillir et exposer les traces d’écriture manuscrite.
3. Utilisez un logiciel (p. ex., Neuroscript MovAlyzeR) pour l’enregistrement, le traitement et l’analyse des données.
4. Critères d’inclusion et d’exclusion des patients
   1. Recruter des participants mci qui présentent une plainte de mémoire, une fonction objectivement altérée de mémoire, des activités intactes de la vie quotidienne, et l’absence de démence^21. En outre, ils devraient avoir le niveau éducatif de plus de 2 ans d’école préliminaire en Chine continentale, autrement, ils pourraient avoir la difficulté en écrivant des caractères chinois.
   2. Exclure les participants qui ont une déficience visuelle et des membres supérieurs évidents.

2. Tâche d’écriture

1. Exécutez le logiciel et un stylet sans en-coup.
2. Créez un exemple de caractères chinois sur la zone d’écriture du numériseur (voir figure 1).
3. Permettre aux sujets de positionner la zone d’écriture dans une position confortable.
4. Permettre aux sujets d’écrire sur la zone d’écriture et d’accommoder le stylo et la surface de la zone d’écriture.
5. Réglez le taux d’échantillonnage dans le logiciel à 200 Hz.
6. Demandez aux sujets d’écrire son nom en chinois avec la main dominante.
   REMARQUE : Une signature en version cursive ou imprimée est acceptable, comme le sujet le souhaitait.
7. Demandez aux sujets d’écrire le caractère chinois " (prononcé « Zheng ») avec la main dominante.
   NOTE: Le caractère chinois " dans une version imprimée est acceptable.
   1. Rappelez aux sujets d’écrire dans une version imprimée avant de commencer l’écriture.
      REMARQUE : Assurez-vous que le sujet est assis et écrit en position verticale.
8. Gardez les instructions visibles pendant chaque essai.
   1. Répétez le procès d’écriture trois fois.
   2. Si le personnage " était écrit dans le mauvais ordre de course, arrêtez l’essai et tracez et montrez au sujet comment écrire le caractère dans l’ordre correct de course.
   3. Si une hésitation a été dérivée d’un manque de connaissances, arrêtez le procès et montrez au sujet comment écrire le personnage correctement.

3. Analyse des données

1. Exécutez le logiciel; cliquez à droite sur Expérimenter et sélectionnez Propriétés.
2. Sélectionnez Traitement,puis sélectionnez Segmentation.
3. Cliquez sur Ajouter la première segmentation en tout cas, Ajouter la dernière segmentation en tout cas, et déplacer le point de segmentation au pendown le plus proche si sur un penlift dans les drapeaux de segmentation.
4. Cliquez sur Les trajectoires de pendown dans Les méthodes de segmentation.
   REMARQUE : Tous ces ajustements pour le mode par défaut ont été faits pour améliorer l’analyse de l’écriture chinoise.

4. Calcul des paramètres

1. Exécutez le logiciel, sélectionnez les sujets dans " « , et cliquez sur Essais d’écriture.
2. Utilisez le système de traçage et tracez le processus d’écriture et l’ordre de course de " étape par étape.
3. Trouvez la segmentation de ^{l’AVC #}3 de " " et lisez la " vitesse absolue moyenne " dans les " données extraites « .
   REMARQUE : Le logiciel d’analyse de l’écriture calculera automatiquement la « vitesse absolue moyenne » de chaque segmentation.
   ATTENTION : La ^{course #}3 de " est un mouvement horizontaux (de gauche à droite) de la pointe du stylo qui est plus courte que le caractère 1 et le caractère 5 (figure 1A).
4. Trouvez la segmentation de ^{l’AVC #}4 de " et lisez hors de la " vitesse absolue moyenne " dans les " données extraites « .
   ATTENTION: Course ^#4 de " est un mouvement vertical (de haut en bas) de la pointe du stylo qui est plus courte que le caractère 2 (Figure 1).
5. Lisez la « pression du pen » de chaque segmentation dans les « données extraites » et obtenez une « pression moyenne du stylo » de « ».
   REMARQUE : Le logiciel d’analyse de l’écriture calculera automatiquement la « pression moyenne du stylet » de chaque segmentation.
6. Exécutez le logiciel, sélectionnez les sujets dans " « , et cliquez sur Essais d’écriture.
7. À l’aide du système de traçage, tracez le processus d’écriture manuscrite et l’ordre de course de la signature étape par étape.
8. Trouvez la segmentation du trait entre les personnages et lisez la «taille absolue» et la « longueurde route» dans les «données extraites».
9. Obtenez la tortuosité de longueur dans l’air dans la segmentation entre les caractères selon l’équation.
   REMARQUE : La segmentation du trait entre les caractères était une segmentation en ondes (figure 2).
   1. Calculez la tortuosité de longueur dans l’air : 1-Taille absolue/Longueur de route %.
      REMARQUE : La tortuosité, définie par le rapport de la longueur de l’arc à la distance euclide entre les points d’extrémité, est une mesure de courbure, et indexe donc la douceur d’une sortie d’écriture^{spécifique 20}. Une courbe très tortueuse a plusieurs virages ou courbes, tandis qu’une courbe tortueuse basse est une courbe avec des boucles/courbes relativement larges et plus de droit.
      ATTENTION: La plupart des noms chinois sont composés de deux ou trois caractères. Si la signature a deux caractères, il n’y a qu’une segmentation de course entre les caractères. Si la signature a trois caractères, il y a deux segmentations de course entre les caractères. La tortuosité de longueur dans l’air dans la segmentation entre les caractères serait une valeur moyenne.

5. Analyse statistique

1. Évaluer les différences de groupe à l’aide du test t d’unélève. Une valeur P inférieure à 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Effectuez toutes les analyses statistiques à l’aide du logiciel statistique SPSS 22.0.

Résultats

Les données démographiques des sujets ont démontré que tous les groupes correspondaient bien à l’âge, au sexe, au niveau d’instruction, à la main dominante et à d’autres paramètres.

Comme le montre le tableau 1, au cours de l’écriture du caractère chinois " , les sujets âgés avec MCI ont montré une vitesse absolue moyenne inférieure du ^#3 (2,46 ± 0,40 vs 1,82 ± 0,55, P = 0,0...

Discussion

Les étapes critiques du protocole confirment la lisibilité de " « . Dans le détail, dans un caractère entier, ^{le #}3 course doit être plus courte que les autres coups horizontaux, et ^{le #}4 course doit être plus courte que le ^#2 course. Plus précisément, plus de ressources attentionnelles sont nécessaires lors de l’écriture ^{de la #}3 course et ^#4 course^6,...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
	Microsoft	Surface Pro 2	computer
	MovAlyeR	3.4	software
	WACOM	Cintiq	digitizer