Biomarcatori digitali dinamici della funzione motoria e cognitiva nella malattia di Parkinson

Questo protocollo può aiutarci a stratificare l'eterogeneo morbo di Parkinson per gravità cognitiva e motoria. Utilizzando sensori indossabili, possiamo digitalizzare le attività cliniche comunemente utilizzate dai medici. Registrando le attività attraverso diversi livelli funzionali del sistema nervoso, identifichiamo parametri altamente informativi di cognizione, movimento ed emozione, per produrre biomarcatori digitali dinamici del morbo di Parkinson.

Questo lavoro offre un quadro unificante per caratterizzare e tracciare le firme dei disturbi neurologici in modo personalizzato, insieme all'evoluzione di un'intera coorte che riceve un determinato trattamento o terapia. Questa tecnica fornisce una piattaforma statistica unificante per tenere traccia dinamicamente dei cambiamenti nelle firme della variabilità statistica prodotte dalle attività biologiche autogenerate che vanno dalle molecole, alle cellule, al comportamento. Lo streaming di più software richiede molta memoria del computer, quindi consigliamo di utilizzare computer con un'elevata capacità di calcolo, altrimenti i sistemi potrebbero bloccarsi durante la registrazione.

Usiamo più dispositivi per registrare il cervello, il corpo e il cuore, tutti in tandem, durante i movimenti naturali, quindi un mezzo dinamico, come il video, lo illustrerebbe al meglio. A dimostrare le procedure del mio laboratorio saranno gli studenti laureati Jihye Ryu e Joseph Vero. Dopo aver ottenuto i consensi informati dal partecipante, misurare le dimensioni del corpo del partecipante per consentire la creazione del proprio avatar corporeo nel sistema di motion-capture.

Quindi, configura il sistema di acquisizione del movimento, inclusi i diciassette sensori wireless di tracciamento del movimento e il software di tracciamento del movimento. Posizionare i sensori su tutte le parti del corpo, come indicato, e fissare i sensori con bande di cinturino, per consentire un movimento senza ostacoli. Una volta posizionati tutti i sensori, calibrare la posizione del partecipante per creare l'avatar.

Per configurare il dispositivo EEG e il software di registrazione, posizionare trentuno sensori di canale sul cuoio capelluto e posizionare il dispositivo di registrazione sul retro della testa. Collegare il sensore dell'ultimo canale a un connettore per misurare il segnale cardiaco e posizionare il sensore sul lato sinistro dello stomaco del partecipante. Quindi, attaccare ai sensori di canale di riferimento dietro l'orecchio sinistro del partecipante e utilizzare una siringa per inserire il gel dell'elettrodo nei sensori sul cappuccio EEG.

Per acquisire la voce del partecipante durante le valutazioni, posizionare un microfono davanti al partecipante e collegare il microfono al computer su cui verrà eseguono il livello del flusso lab. Quindi, per configurare il sistema lab stream layers per sincronizzare i flussi di timestamp EEG, movimento, audio e clic con il mouse, apri l'app di registrazione lab, apri e collega le app di livello flusso lab per l'app win di acquisizione mouse e audio e quindi apri un'app di sincronizzazione xsense integrata internamente. Nella sezione record dal flusso dell'app registratore lab, premi Aggiorna'per ottenere un elenco completo degli elementi di streaming e seleziona le caselle relative a AudioCaptureWin'EEG'MouseButtons'Position' e TrackerKinematics'per collegare l'audio, l'EEG, i clic del mouse e il movimento attraverso il sistema di livelli del flusso lab.

Impostare la registrazione per acquisire il movimento della penna, inclusa la tavoletta grafica e il software di analisi del movimento, e posizionare la tavoletta da disegno e la penna del tablet di fronte al partecipante. Collegare il tablet al computer su cui verrà registrato il software di analisi del movimento e registrare un pezzo di carta bianca sul tablet. Quindi, premi la registrazione nel livello del flusso di laboratorio, nel software di acquisizione del movimento e nel software di registrazione EEG.

All'inizio e alla fine di ogni attività, fare clic sul pulsante di timestamp sul software di acquisizione del movimento per programmare il timestamp dell'attività. Non dimenticare di annotare l'ora effettiva in cui fai clic sul pulsante di timestamp come backup, quindi quando guardi i dati in un secondo momento, puoi identificare l'attività dai timestamp. Per una copia immediata della figura complessa di Benson, istruisci il partecipante a copiare la figura di Benson sulla carta e a ricordare il disegno, perché gli verrà chiesto di disegnare nuovamente il design dalla memoria in seguito.

Per la parte A di un test di trail making, istruisi il partecipante a tracciare una linea tra cerchi numerati in ordine crescente. Per condurre la parte B del test di trail making, istruisi a tracciare una linea tra cerchi che contengono numeri o lettere in ordine crescente, alternando i numeri e le lettere. Per un'attività di disegno dell'orologio, istruisi il partecipante a disegnare un orologio analogico con i numeri da uno a dodici e a impostare l'ora su dieci e undici.

Per condurre una copia ritardata della figura complessa di Benson, istruisi il partecipante a disegnare la figura complessa di Benson dalla memoria su un pezzo di carta vuoto. Per eseguire un test della ventola dei numeri in avanti, istruisi il partecipante a ripetere i numeri che lo sperimentatore legge ad alta voce nello stesso ordine. Per un test della ventola dei numeri all'indietro, istruisi il partecipante a ripetere i numeri che lo sperimentatore legge ad alta voce nell'ordine inverso.

Per un'attività di puntamento, posiziona un bersaglio davanti al partecipante per puntare e toccare e istruire il partecipante a puntare il bersaglio quaranta volte in modo autogestato con la mano dominante. Per un compito di puntamento del metronomo, istruisci il partecipante a puntare il bersaglio quaranta volte in modo autogestato, mentre imposta un metronomo da battere a trentacinque battiti al minuto sullo sfondo, ma non istruire nulla sul ritmo del metronomo. Per un compito di puntamento frenetico, istruisci il partecipante a puntare al bersaglio quaranta volte seguendo il ritmo del ritmo del metronomo battuto impostato a trentacinque battiti al minuto.

Per condurre un'attività a piedi, istruisi prima il partecipante a camminare naturalmente per la stanza per cinque minuti. Successivamente, istruisci il partecipante a camminare naturalmente per la stanza mentre imposta il metronomo da battere in sottofondo per dodici battiti al minuto. Quindi, istruisci il partecipante a camminare naturalmente per la stanza mentre cammina la loro frequenza respiratoria al ritmo del metronomo impostato a dodici battiti al minuto.

Per un video del volto, in primo luogo, istruisi il partecipante a sedersi comodamente e configurare una fotocamera davanti al partecipante. Per la valutazione del controllo, istruisi il partecipante a fissare uno spazio senza stimoli per cinque minuti. Per la valutazione del sorriso, istruisci il partecipante a guardare un video divertente per cinque minuti.

In ciascuno dei compiti di disegno, i pazienti in questo studio rappresentativo stratificati oltre ai controlli, differenziando le loro firme stocastiche individuali di variabilità motoria secondo la Movement Disorder Society unificate Parkinson's disease ratings scale medium ranked scores. Viene eseguito un compito di puntare a un bersaglio spaziale per valutare i diversi livelli di controllo volitivo e questa figura illustra la degradazione del centro della traiettoria di massa all'aumentare della gravità del disturbo da parte del partecipante. Utilizzando questo saggio, è possibile distinguere ogni sottotipo di paziente con morbo di Parkinson e tenere traccia dei cambiamenti nelle firme stocastiche del paziente dal basale ai compiti di puntamento associati al metronomo di casi spontanei e non istruiti e deliberati e istruiti.

In una valutazione automatica della camminata, è possibile ottenere il centro delle traiettorie di massa per i controlli e i pazienti con morbo di Parkinson, come medio classificato dalla Movement Disorders Society unified Parkinson's disease ratings scale scores. È quindi possibile eseguire un'analisi stocastica del compito di deaelezione, per la quale è possibile fare differenziazioni tra pazienti e controlli e tra pazienti con diverse gravità della malattia. Il software open pose può essere utilizzato per accertare le aree del viso più attive durante un determinato compito e per sondare il contenuto emotivo accertando le transizioni di area attraverso le emozioni durante i compiti.

Integrando segnali biofisici digitali per l'EEG, il movimento magnotometrico e l'EKG, utilizzando misurazioni teoriche informativo e analisi di connettività di rete, è possibile distinguere tra pazienti e controlli, e tra pazienti con diversa gravità, esaminando la densità della rete. Usando i dati digitalizzati del cervello segnali di un corpo, possiamo applicare una varietà di analisi, tra cui la correlazione incrociata e la coerenza incrociata per caratterizzare l'interattività tra le diverse modalità di biofirma. Il nostro laboratorio ha esteso questi metodi per caratterizzare altri disturbi neurologici e comportamentali, come il dolore, e per studiare la cognizione incarnata, e tutti questi affrontano diverse domande.