이중 작업 화면의 개정 및 신경 이미징 호환 버전

요약

우리는 원래 듀얼 태스크 스크린 (DTS)을 스포츠 유발 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 선수를 평가할 수있는 휴대용, 저렴한 비용으로 개발했습니다. 우리는 미래의 임상 사용을 위해 원래 DTS를 개정하고 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 측정하기 위해 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 개발했습니다.

초록

이중 작업 패러다임 동시에 모터와 인지 능력을 평가, 그들은 최근 가벼운 외상성 뇌 손상 (mTBI)와 선수에 미묘한, 잔류 장애를 감지 할 수 있습니다. 그러나, 과거 이중 작업 패러다임은 낮은 사지 기술에 전적으로 초점을 맞추고 성가신, 비싼 실험실 장비에 의존하여 일상적인 mTBI 평가를위한 실용성을 제한했습니다. 그 후, 관리 및 점수에 10분이 걸리는 듀얼 태스크 스크린(DTS)을 개발했으며, 저가의 휴대용 장비를 사용하며, 사지(LE) 및 상부 사지(UE) 하위 작업을 포함합니다. 이 원고의 목적은 두 가지였다. 먼저 개정된 DTS의 관리 프로토콜을 설명하며, 원래 DTS의 한계를 해결하기 위해 개정했습니다. 특히, 개정에는 보다 상세한 걸음걸이 데이터를 획득하기 위한 스마트 디바이스의 추가와 이중 작업 조건 하에서 중단된 인지 성능을 테스트하기 위한 단일 인지 조건 의 포함등이 포함되었다. 중요한 것은, 개정된 DTS는 향후 임상사용을 위한 척도이며, 측정에서 획득할 수 있는 임상 데이터의 유형을 설명하기 위해 3명의 남성 선수로부터 대표적인 결과를 제시한다. 중요한 것은, 우리는 아직 mTBI를 가진 선수에 있는 개정된 DTS의 감도와 특이성을 평가하지 않았습니다, 이는 다음 연구 이니셔티브입니다. 이 원고의 두 번째 목적은 DTS의 신경 이미징 호환 버전을 설명하는 것입니다. 우리는 mTBI와 관련된 행동 적자에 대한 더 나은 경험적 이해를 위해 단일 및 이중 작업 성능의 신경 기초를 평가 할 수 있도록이 버전을 개발했습니다. 따라서, 이 원고는 또한 우리가 FNIRS 데이터의 1 단계 처리를 획득하고 완료하는 방법과 함께, DTS 동안 동시 기능 근적외선 분광법 (fNIRS) 측정을 가능하게하기 위해 취한 단계를 설명합니다.

서문

매년 전 세계적으로 4,200만 명이 가벼운 외상성 뇌 손상(mTBIs)^1을유지합니다. 일단 양성으로 여겨졌지만, 새로운 연구는 mTBIs, 특히 반복 mTBIs가 신체, 인지 및 수면 장애^2,3,4와같은 지속적인 부정적인 결과를 유도 할 수 있음을 나타냅니다. 그 후, 연구원과 임상의는 mTBI를 이해하고 해결하기 위해 향상된 평가 및 치료 방법을 찾고 있습니다.

현재까지 mTBI 평가를 위한 모범 사례는 신경인지 및 운동 기능^5의자가보고 증상 및 객관적인 측정을 포함한다. 그러나, 일부 개인, 경쟁 대학 수준의 선수 처럼, mTBI 관련 증상을 과소 보고 알려져 있다^6,증상 보고서의 유용성을 제한. 객관적인 신경인지 및 운동 기능 측정은 또한 불량한 시험 재시험 신뢰성, 기준선 테스트에 대한 의존성 또는 고성능 선수에 대한 어려움 부족^7,8,9....

프로토콜

모든 연구 절차는 콜로라도 주립 대학의 기관 검토 위원회 (IRB)에 의해 승인되었으며 모든 성인 참가자는 연구 절차를 완료하기 전에 서면 통보 된 동의를 제공했습니다. 서면 통보 동의는 18 세 미만의 참가자의 부모가 제공했으며, 미성년자 참가자는 연구 절차를 완료하기 전에 서면 동의서를 제공했습니다.

1. 개정 된 이중 작업 화면 (DTS)

1. 하부 사지(LE) 하위 작업
   1. 단일 모터 상태를 시작합니다.
      1. 18m 의 산책로를 따라 정확히 4.5m 떨어져 수평 위치에 세 개의 요가 블록을 놓습니다.
      2. 각 발목에 스마트 장치를 단단히 부착하여 발 뒤꿈치 스트라이크를 감지하고 걸음걸이 특성을 얻습니다.
      3. 삼각대에서 캠코더로 비디오 녹화를 시작합니다.
      4. 참가자들에게 장애물을 밟으면서 가능한 한 빨리 걷도록 지시한다. 스마트폰에서 데이터 수집을 시작하고 장치를 동시에 탭하여 왼쪽 다리와 오른쪽 다리에서 두 개의 별도 데이터 스트림을 후속 시간 정렬합니다.
      5. 수동 스톱워치로 완성 시간을 측정합니다.
      6. 비디오 녹화를 중지합니다.
   2. 단일 인지 상태를 시작합니다.

결과

참가자
참가자들은 입소문과 광고 전단지를 사용하여 지역 고등학교 팀과 대학 간 대학생 및 클럽 스포츠 팀에서 모집되었습니다. 참가자는 15-22세 사이여야 하며 조직적인 접촉 스포츠에 정기적으로 참여해야 했습니다. 연락처 스포츠에는 일상적인 플레이 중에 팀동료 나 상대와의 신체 접촉이 필요한 모든 스포츠가 포함되었습니다. 참가자는 또한 정상 또는 수정 된 비전과 청각.......

토론

이 원고에서는 새로 개정된 DTS(이중 작업 화면)에 대한 관리 프로토콜을 설명했습니다. 이러한 개정은 원래 DTS^15에서 확인 된 한계를 해결하기 위해 완료되었으며 이중 작업 인지 비용을 테스트하기 위해 단일 인지 조건의 추가를 포함했습니다. 또한 걸음걸이 특성을 보다 정확하게 측정하기 위한 스마트 장치 기반 액클레롬트리도 포함되어 있습니다. 우리는 DTS로 취득할 수 있?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Hardware (in alphabetical order)
NIRx NIRSport2 Device: NSP2-CORE1616	NIRx	Reference #: GC359	"The NIRSport 2 is a user-friendly, modular, and robust wireless functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) platform which measures hemodynamic responses to neuroactivation via oxy-, deoxy-, and total hemoglobin changes in the cerebral cortex.The NIRSport 2 comes with a host of ready-to-implement upgrades and modules to meet the needs of a broad range of cognitive neuroscience applications." (Direct quote from nirx.net/nirsport)
NIRx NIRSCap (available in 5 difference sizes)	NIRx	N/A	"The NIRScap consists of a measuring cap and optode holders. The optode holders fit into the slits of the measuring cap." (Direct quote from NIRx's NIRScap Getting Started Guide)
NIRx Optode Sources (x 2)	NIRx	Reference #: GC359	"8-source active source bundel for fiberless optical illumination with dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description)
NIRx Optode Detectors (x 2)	NIRx	Reference #: GC359	"Bundle of 8x active sensores for fiberless optical detection; dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description)
NIRx Short Distance Detector Probes	NIRx	N/A	"The probes come in a bundle of eight detector clips that allows coupling of short-distance data from eight independent sources sites to one common detector channel on the instrument." (Direct quote from NIRx's Short Distance Detector Probes Getting Started Guide)
Software (in alphabetical order)
Aurora	NIRx	N/A	"NIRSport 2 Acquistion Software. Aurora fNIRS connects to your NIRSport 2 device via Wi-Fi or USB and can set-up a complete experimental configuration in only several clicks. Thanks to the automated signal optimization algorithm, Aurora fNIRS ensures optimal signal quality before a measurement is started. Raw data, HbO and Hb concentration changtes can be visualized in real-time in several display modes. In addition, high-end whole head visualizations are immediately available. Recorded data can be exported over the integrate Lab Streaming Layer (LSL) protocol, allowing for real-time processing in Brain-Computer Interface (BCI) and Neurofeedback paradigms." (Direct quote from nirx.net/software)
Matlab	Math Works	N/A	"MATLAB® combines a desktop environment tuned for iterative analysis and design processes with a programming language that expresses matrix and array mathematics directly. It includes the Live Editor for creating scripts that combine code, output, and formatted text in an executable notebook." (Direct quote from mathworks.com)
NIRS Toolbox	Developed by Huppert Brain Imaging Lab	N/A	"NIRS toolbox is a Matlab based analysis program." (Direct quote from huppertlab.net/nirs-toolbox-2/)
PsychoPy	Python	N/A	"PsychoPy is an open source software package written in the Python program,ming language primarily for us in neuroscience and experimntal psychology research." (Direct quote from psychopy.org)
Lower Tech/Cost Research Supplies* (in alphabetical order)
AmazonBasics 60-Inch Lightweight Tripod with Bag	Amazon	Item Model #: WT3540	This lightweight tripod is perfect for most cameras up to 6.6 pounds. Setup is quick and easy. The included bag makes storage and transport a snap.The tripod’s legs can extend from 20” to 48”. Leg locks release smoothly and glide easily to your desired height. Crank up the center post for a tripod that is 60” tall. (Direct quote from Amazon.com)
iPod Touch x 2	Apple	N/A	Smart device with built-in accelerometer.
Panasonic Full HD Video Camera Camcorder HC-V180K, 50X Optical Zoom, 1/5.8-Inch BSI Sensor, Touch Enabled 2.7-Inch LCD Display (Black)	Amazon	Item Model #: HC-V180K	Compact, lightweight and easy to use, the Panasonic Full HD Camcorder HC-V180K brings a fun, worry-free experience to high-resolution video capture. Featuring a 5-axis image stabilizer for maximum handheld stability, this 1080p camera’s super-long 50X optical zoom and up to 90X intelligent zoom quickly bring distant objects in focus. A convenient 28mm wide-angle lens allows you to fit more people and scenery into settings like weddings, reunions and vacations. An advanced BSI sensor assures low-light video image quality while Panasonic’s Level Shot function automatically detects and compensates for distracting camera tilting. For added fun, the camera includes creative filter effects like 8mm Movie, Silent Movie, Miniature Effect and Time Lapse Recording, all easily accessible on the 2.7-inch LCD touch screen. A two-channel zoom microphone works in tandem with the zoom to ensure crisp, clear audio up close or at any distance." (Direct quote from Amazon.com)
Post-it Notes, 3" x 3", Canary Yellow, Pack Of 18 Pads	Office Depot/Office Max	Item # 1230652	"Post it® Notes stick securely and remove cleanly, featuring a unique adhesive designed for use on paper."
Scotch 232 Masking Tape, 1" x 60 Yd	Office Depot/Office Max	Item # 910588	"High-performance paper masking tape produces sharp paint lines in medium-temperature paint bake operations. Scotch tape provides clean removal every time, even on traditionally difficult-to-remove surfaces." (Direct quote from officedepot.com)
Stanley Tools Leverlock Tape Measure, Standard, 25' x 1" Blade	Office Depot/Office Max	Item #389512	"Tape rule features a power return with automatic bottom lock for easy operation. High-visibility case color makes it easy to find. Special Tru-Zero hook allows use of nail as pivot to draw circles and arcs. Tape rule offers a multiple riveted hook and polymer-coated blade for longer life, blade wear guard and comfortable rubber grip. Protected blade resists abrasion, oils, dirt and most solvents. Tape rule has Imperial ruling with consecutive feet on top and consecutive inches on bottom after the first foot. Its belt clip allows easy carrying." (Direct quote from officedepot.com)
Stopwatch	Office Depot/Office Max	Item # 357698	"Offers split timing, precise to 1/100 of a second. Includes 6 functions — hour, minute, second, day, month and year." (Direct quote from officedepot.com)
Tourna Ballport Deluxe Tennis Ball Hopper with Wheels - Holds 80 Balls	Amazon	Item Model #: BPD-80W	"Balloon port 80 deluxe holds 80 balls and comes with wheels for easy Maneuverability. The handles are an extra long 33 inch for more convenient feed and pickup. Very lightweight yet durable makes this one of the most premium hoppers on the market. Loaded with patented features: legs lock in up and down position. Bars at the top slide closed so your the balls don't fall out during transport. Bars roll at the bottom so the ball slips in the hopper easily." (Direct quote from Amazon.com)
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Velcro	Velcro	N/A	Self-adhesive strips and wraps; used to secure smart devices.
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