Paradigma Stroop de Dupla Tarefa para Detecção de Déficits Cognitivos em Pacientes com AVC de Alto Funcionamento

Resumo

As escalas de avaliação clínica não são suficientemente sensíveis à disfunção cognitiva em pacientes com AVC de alto funcionamento. O paradigma da dupla tarefa apresenta vantagens e potencialidades na avaliação e treinamento cognitivo da disfunção cognitiva. O estudo aqui propõe um paradigma de Stroop de dupla tarefa para identificar disfunção cognitiva em pacientes com AVC de alto funcionamento.

Resumo

As escalas de avaliação cognitiva clínica geral não são sensíveis o suficiente ao comprometimento cognitivo em pacientes com AVC de alto funcionamento. A avaliação com dupla tarefa apresenta vantagens na identificação de déficits cognitivos em pacientes com AVC de alto funcionamento e tem sido gradualmente aplicada na avaliação clínica e no treinamento cognitivo. Além disso, o paradigma de Stroop tem maior sensibilidade e especificidade para avaliação atencional do que as escalas convencionais de avaliação cognitiva clínica. Portanto, este estudo apresenta a avaliação de dupla tarefa baseada no paradigma de Stroop para identificar déficits cognitivos em pacientes com AVC de alto funcionamento. Este estudo demonstra uma avaliação de tarefa única e dupla baseada no paradigma de Stroop e confirma sua viabilidade através de experimentos de caso e avaliação sincronizada de espectroscopia funcional no infravermelho próximo. O tempo de reação de Stroop e a taxa de acertos são utilizados como os principais indicadores para avaliar o nível cognitivo dos sujeitos. Este protocolo de estudo visa fornecer novas ideias para descobrir o efeito teto na falha da avaliação clínica geral em pacientes com AVC de alto funcionamento.

Introdução

O acidente vascular encefálico (AVE) é a principal causa de incapacidade em humanos¹ e pode causar graus variados de déficits motores, cognitivos, emocionais e outros déficits funcionais². Alguns pacientes com AVC com melhor prognóstico e apenas defeitos funcionais leves apresentam maior autonomia funcional nas atividades diárias, mas o estado funcional de sua incapacidade pode não ser suficiente para apoiar seu retorno ao trabalho ou às atividades anteriores. Esses pacientes são referidos como pacientes com AVC de alto funcionamento ^3,4. Devido aos seus déficits funcionais menores, é difícil identificar suas disfunções, especialmente em termos de funções cognitivas, por meio da avaliação geral de escalas funcionais, como a Montreal cognitive assessment (MoCA)⁵ e a clinical dementia rating (CDR)⁶, que têm efeito teto e baixa sensibilidade para identificar defeitos funcionais leves em pacientes com AVC de alto funcionamento. Portanto, é necessário desenvolver métodos objetivos e simples para identificar a disfunção cognitiva em pacientes com AVC de alto funcionamento.

Nos últimos anos, as vantagens do paradigma da dupla tarefa na avaliação e treinamento têm gradativamente se tornado valorizadas ^7,8. Por exemplo, os pacientes podem executar normalmente tarefas cognitivas simples (por exemplo, cálculo), mas apresentam graus variados de declínio cognitivo quando tarefas adicionais são adicionadas ^9,10 (por exemplo, caminhar durante a contagem). Manaf e col. verificaram que pacientes com acidente vascular encefálico frequentemente utilizam estratégias compensatórias ao realizar tarefas cognitivo-motoras duplas, como manter a estabilidade sacrificando o desempenho de tarefas cognitivas¹¹. Portanto, a avaliação com dupla tarefa pode ter vantagens na identificação de déficits cognitivos em pacientes com AVC de alto funcionamento. Por um lado, o conteúdo da avaliação da dupla tarefa está mais próximo da vida diária do que uma única tarefa, como caminhar observando o ambiente ao redor ou falar e chamar. Em estudos anteriores, as tarefas de caminhada + nomeação e caminhada + cruzamento de obstáculos foram elaboradas para simular a marcha em ambientes^reais12.

Por outro lado, a habilidade executiva em tarefas duplas tem estreita relação com a atenção dividida (pertencente à categoria de função cognitiva avançada)¹³. A atenção dividida é a capacidade de lidar com múltiplas tarefas simultaneamente e alocar atenção para duas ou mais tarefas¹⁴. Essa habilidade cognitiva é de grande importância para melhorar a eficiência das atividades diárias. Portanto, os resultados da avaliação da dupla tarefa podem ser usados para refletir a atenção dividida do indivíduo. Normalmente, as pessoas podem lidar com duas ou mais tarefas simples simultaneamente em suas vidas diárias e não são perturbadas. No entanto, quando a função cerebral é prejudicada, pode haver mais interferência de dupla tarefa quando confrontado com tarefas duplas simples; ou seja, ao realizar dupla tarefa, a atenção dividida reduzida pode causar prejuízo no desempenho de uma ou duas^tarefas15. Conclui-se que a execução de dupla tarefa é mais provável de ser capaz de detectar comprometimento avançado da função cognitiva em pacientes com AVC de alto funcionamento.

O paradigma de Stroop é um paradigma experimental clássico para estudar o efeito Stroop (também conhecido como efeito conflito)¹⁶, que tem sido amplamente utilizado na avaliação da atenção em testes de função cognitiva, especialmente no campo da inibição da^atenção17. O efeito Stroop clássico refere-se ao fato de que é difícil para os indivíduos responderem rápida e precisamente a estímulos não dominantes devido à interferência da resposta dominante. Isso resulta em maior tempo de resposta e menor acurácia de resposta para estímulos não dominantes. A diferença no tempo de reação ou na taxa de acurácia entre as reações dominantes e não dominantes é o efeito Stroop¹⁸. Portanto, o Stroop requer altos níveis de atenção¹⁹. Efeitos Stroop menores representam maior inibição atencional, enquanto efeitos Stroop maiores representam declínio na inibição atencional¹⁸.

O paradigma de Stroop pode ser mais adequado para avaliar disfunção cognitiva em pacientes com AVE de alto funcionamento e tem maior sensibilidade e especificidade para avaliação da atenção do que a escala tradicional de avaliação clínica²⁰. Portanto, este estudo desenhou uma avaliação de dupla tarefa baseada no paradigma de Stroop para identificar déficits cognitivos em pacientes com AVC de alto funcionamento. O protocolo também inclui avaliação clínica da função cognitiva, função motora dos membros inferiores e função do equilíbrio em pacientes com AVC para garantir que os pacientes possam completar a avaliação de dupla tarefa. A espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) foi usada como uma ferramenta objetiva de avaliação da função cerebral para detectar a ativação da função cerebral em pacientes com AVC de alto funcionamento sob dupla tarefa. A efetividade e a viabilidade do esquema de avaliação de dupla tarefa baseado no paradigma de Stroop foram verificadas sob a perspectiva da neuroimagem, que fornece novos aspectos para a prática clínica.

Protocolo

Este projeto foi aprovado pela Associação de Ética Médica do Quinto Hospital Afiliado da Universidade de Medicina de Guangzhou (No. KY01-2020-08-06) e foi registrado no Centro de Registro de Ensaios Clínicos da China (No. ChiCTR2000036514). Consentimento informado foi obtido dos pacientes para a utilização de seus dados neste estudo.

1. Recrutamento

1. Recrutar pacientes com AVC com condições estáveis confirmadas por exames de imagem-diagnóstico está de acordo com os critérios diagnósticos de doença cerebrovascular do Ramo de Neurologia da Associação Médica Chinesa (2005). Escolha pacientes com acidente vascular cerebral no estágio IV de Brunnstrom²¹.
2. Garantir que os pacientes possam completar as atividades diárias básicas de forma independente. Certifique-se de que os pacientes estejam sem comprometimento cognitivo óbvio e atendam aos seguintes requisitos: MoCA na faixa normal; ausência de negligência unilateral (Teste de Albert, número de omissões ≤2⁾²²; ausência de outras doenças neurológicas, como defeitos de linguagem; e pode cooperar com as instruções relevantes para completar este estudo.
3. Garantir que os sujeitos participem voluntariamente do teste e assinem o termo de consentimento livre e esclarecido.

2. Avaliação clínica

1. Registre as informações do sujeito, incluindo nome, sexo, data de nascimento, nível educacional, índice de massa corporal, história médica e histórico de medicação.
2. Realizar avaliação da função cognitiva.
   1. Execute o MoCA²³ em pacientes com AVC fazendo 11 perguntas abordando atenção e concentração, função executiva, memória, linguagem, habilidades de estrutura visual, pensamento abstrato, computação e orientação dos sujeitos.
   2. O escore total do MoCA é 30, que está relacionado ao nível de escolaridade. Se o sujeito teve menos de 12 anos de estudo, adicione um ponto à pontuação total do MoCA. Considere um escore de 26 e superior como normal²³.
   3. Realizar um CDR²⁴ nos pacientes com AVC. Coletar informações durante entrevistas estruturadas com pacientes com AVC e seus familiares e avaliar as habilidades dos sujeitos em seis aspectos: memória, orientação, julgamento e resolução de problemas, trabalho e interação social, vida familiar e hobby pessoal e vida independente.
   4. A maior pontuação possível é 3. Avalie os escores obtidos da seguinte forma: escore total = 0 indica ausência de demência; escore total = 0,5 indica suspeita de demência; escore total = 1 indica comprometimento cognitivo leve; escore total = 2 indica comprometimento cognitivo moderado; e escore total = 3 indica comprometimento cognitivo grave²⁴.
   5. Realizar o teste de Albert para detectar a presença de negligência espacial unilateral (USN) em pacientes com acidente vascular encefálico. Peça ao sujeito para riscar todas as linhas que são colocadas em orientações aleatórias em um pedaço de papel.
   6. Apresente ao sujeito uma série de 40 linhas pretas, cada uma com cerca de 2 cm de comprimento, orientadas aleatoriamente sobre uma folha de papel branco 11 pol x 8,6 em seis linhas. Avaliar a presença ou ausência de USN, com base no número de linhas não cruzadas em cada lado da folha de teste. Se alguma linha não é cruzada e mais de 70% dessas linhas não cruzadas estão do mesmo lado do déficit motor, isso indica negligência espacial unilateral.
3. Realizar avaliação da função motora.
   1. Realizar a Avaliação Fugl-Meyer (FMA) nos pacientes com AVC para avaliar a função motora, sensação, equilíbrio, amplitude de movimento articular e dor articular em pacientes com hemiplegia pós-AVC. O domínio motor inclui itens que avaliam o movimento, a coordenação e as ações reflexas do ombro, cotovelo, antebraço, punho, mão, quadril, joelho e tornozelo.
   2. O escore da função motora varia de 0 (hemiplegia) a 100 pontos (desempenho motor normal), dividido em 66 pontos para os membros superiores e 34 pontos para os membros inferiores. Avalie o escore da seguinte forma: 0-49 pontos indicam comprometimento motor grave; 50-84 pontos indicam comprometimento motor acentuado; 85-95 pontos indicam comprometimento motor moderado; e 96-99 pontos indicam comprometimento motor leve.
4. Realizar avaliação da função de equilíbrio.
   1. Realizar a escala de equilíbrio de Berg (EEB)²⁷ no paciente com AVE, com um total de 14 itens de fácil a difícil, incluindo equilíbrio sentado, equilíbrio em pé, transferência corporal, giro e posição unipodal em pé.
   2. Avalie os escores da seguinte forma: o maior escore da escala é 56; escore total de <40 pontos sugere risco de queda; 0-20 pontos marcados indicam função de equilíbrio ruim e que uma cadeira de rodas é necessária; 21-40 pontos pontuados sugerem que o sujeito tem uma certa função de equilíbrio e precisa deambular com assistência; 41-56 pontos obtidos sugerem boa função de equilíbrio e que o sujeito pode deambular de forma independente²⁸.
5. Realizar avaliação de risco de queda.
   1. Realizar o timed up and go test (TUGT)²⁹ em pacientes com AVC. Peça ao sujeito que se levante da cadeira, caminhe por 3 m, gire o corpo, depois retorne e sente-se na cadeira em uma velocidade confortável para garantir a segurança. Ao mesmo tempo, peça ao avaliador que cronometre todo o processo, desde a emissão da ordem de saída até o assento na cadeira.
   2. Avalie o resultado obtido da seguinte forma: se o tempo total para o sujeito completar o TUGT ≥14 s, indica que o sujeito tem risco de^cair29.

3. Avaliações de tarefas Stroop

1. Executar a avaliação de tarefa única do Stroop (somente tarefa do Stroop; Gráfico 1).
   1. Peça ao paciente que se sente em uma cadeira estável.
   2. Execute o software de apresentação de estímulos comerciais e selecione os testes de congruência. Faça um novo perfil para o paciente. Selecione as tentativas de teste de congruência da tarefa Stroop e repita três tentativas.
      1. Realizar o seguinte paradigma experimental. Projete o experimento com um tempo de repouso do paciente de 10 s e, em seguida, peça ao paciente para realizar um teste cognitivo com uma frequência de 6 s para um total de três tentativas, com cada tentativa tendo um estímulo de 60 s + 60 s de descanso.
      2. Defina a duração total do experimento para 370 s (o processo específico é mostrado na Figura 1). Na fase de repouso, peça ao paciente para relaxar. Quando o experimento estiver na fase de estimulação, peça ao paciente que realize o teste de atenção, complete a tarefa em 6 s e complete-a 10x em 60 s.
   3. Peça aos pacientes que sigam as instruções para os dois ensaios de teste, conforme descrito abaixo.
      1. Selecione os testes de congruência. Clique no botão de seta para a esquerda (←) o mais rápido possível quando for mostrado à esquerda do quadrado. Clique no botão de seta para a direita (→) o mais rápido possível quando for mostrado à direita do quadrado.
      2. Selecione os ensaios de teste de incongruência, que compartilham a mesma etapa que os ensaios de teste de congruência. Clique no botão de seta para a esquerda (←) o mais rápido possível quando for mostrado à esquerda do quadrado, ignorando o significado do personagem e focando em sua posição.
      3. Clique no botão de seta para a direita (→) o mais rápido possível, quando for mostrado à direita do quadrado, ignorando o significado do personagem e focando em sua posição. Conclua a tarefa, salve os dados e exporte-os para um banco de dados autocriado.
2. Execute a avaliação de dupla tarefa Stroop (tarefa Stroop + controle de equilíbrio).
   1. Peça ao paciente que se sente em uma bola de equilíbrio com o terapeuta sendo responsável pela proteção do paciente. Deixe o paciente completar o paradigma experimental de Stroop com os passos mencionados acima (passos 3.1.1.-3.1.5.).
      1. Quando o experimento estiver em fase de repouso, peça ao paciente que mantenha o equilíbrio e relaxe na bola de equilíbrio o máximo possível. Quando o experimento estiver no estado de estimulação, peça ao paciente que realize o teste relacionado à atenção, mantendo o equilíbrio na bola de equilíbrio o máximo possível.

4. Avaliação fNIRS

1. Coloque 10 fontes de luz e 12 receptores na tampa do teste fNIRS para corresponder às quatro regiões de interesse (ROIs) deste estudo, que incluem o córtex pré-frontal esquerdo (LPFC), córtex pré-frontal direito (RPFC), córtex promotor esquerdo (LPMC) e córtex promotor direito (RPMC).
2. Preparação do tema
   1. Informar os sujeitos do propósito experimental e observar os pacientes.
   2. Certifique-se do local Cz na parte superior da tampa de teste, o quarto ponto da testa para o lobo occipital na linha média da tampa completa. Certifique-se de que o ponto médio da conexão esteja entre a raiz nasal até a borda inferior da protuberância occipital, o ponto de intersecção da conexão da raiz nasal à protuberância occipital ou a conexão entre a fossa auricular superior de ambas as orelhas (cymba conchae).
   3. Coloque a touca na cabeça do sujeito e ajuste a posição da touca de modo que o ponto Cz na cabeça do sujeito coincida com o ponto Cz na tampa. Aperte a gravata em ambos os lados da tampa e deixe que as orelhas do sujeito perfurem a lacuna; A frente da tampa é naturalmente ligada à testa, e a parte de trás está naturalmente ligada ao occipício.
3. Aquisição e pré-aquisição
   1. Abra o software, selecione o sujeito experimental e insira as informações básicas dos pacientes. Ajuste a frequência de amostragem para 11 Hz.
   2. Clique no botão Pré-aquisição para iniciar a pré-aquisição e calibrar o sinal de teste. De acordo com a intensidade de sinal de cada ponto exibido pela espectroscopia funcional no infravermelho próximo, ajuste os pontos fracos do sinal movendo a tampa ou expondo ainda mais o couro cabeludo. Quando a intensidade do sinal de cada ponto coletado pela tampa tende a ser estável, pare a pré-coleta e clique no botão de ganho automático. Clique no botão Iniciar para coletar o sinal.
      OBS: Garantir a qualidade do sinal na aquisição e pré-aquisição da seguinte forma. A curva original do sinal de intensidade luminosa deve ser estável, acompanhada de uma flutuação do sinal de batimento cardíaco de 1-2 Hz, e o valor deve atender ao limite razoável estabelecido pelo equipamento. A intensidade do sinal pode ser indicada pela cor, onde a intensidade do sinal de exibição cinza é baixa, o amarelo é bom, o verde é excelente e o vermelho é muito forte.
4. Execute a avaliação de tarefa única do Stroop sincronizada com o fNIRS. Em seguida, execute a avaliação de dupla tarefa do Stroop sincronizada com o fNIRS.

5. Processamento e análise dos dados

1. Processar informações gerais e dados de avaliação clínica dos pacientes.
2. Analise os dados de infravermelho próximo usando o pacote de software NirSpark no MATLAB.
   1. Realizar pré-processamento de dados.
      1. Clique no botão Excluir para eliminar o intervalo de tempo não relacionado ao experimento. Clique no botão Movimento para eliminar artefatos de movimento causados por atividades fisiológicas como respiração, batimentos cardíacos, pulso, etc., e atividades involuntárias como piscar, engolir, etc., e converter o sinal de intensidade de luz em um sinal de densidade óptica.
      2. Clique no botão Filtro para selecionar o filtro passa-banda (0,01-0,2 Hz) para remover ruídos fisiológicos e instrumentais. Clique no botão Hemo para calcular as alterações relativas da oxihemoglobina (HbO₂) e da desoxihemoglobina (HbR) de acordo com a Lei de Beer-Lambert modificada e converter o sinal de densidade óptica no sinal de concentração de oxigênio no sangue.
         NOTA: A HbO 2 é mais sensível a mudanças entre condições do que a HbR, portanto, a análise subsequente usa apenas dados de HbO₂ neste protocolo de estudo.
   2. Construção de modelo linear geral (GLM)
      1. Escolha HbO₂ em Hemo Type como os dados de análise. Clique no botão Especificação para tomar segundos como a unidade de tempo e selecione o tipo HRF padrão como a função base. Em seguida, elimine o estágio de repouso para estabelecer a matriz de planejamento GLM e selecione o estágio de estímulo na tarefa de acordo com o planejamento experimental.
      2. Clique no botão Estimativa para ajustar a matriz de design estabelecida com os dados coletados. Clique no botão Exibir para verificar o valor β calculado.
         NOTA: GLM é uma combinação linear de sinais hemodinâmicos observados (variável dependente) como regressões interessantes (variável tarefa), covariáveis redundantes (como ruído de superfície medido em canais de curto alcance) e termos de erro.
   3. Calcule o valor β da seguinte maneira. Calcular dados experimentais nas ROIs usando o modelo de correlação linear estabelecido. Obter os parâmetros GLM do canal requerido e derivar o valor β da ativação cerebral sob cada condição experimental (isto é, o coeficiente de peso no modelo linear) para análise.
3. Executar o software de apresentação de estímulos comerciais para exportar os dados de desempenho de tarefas cognitivas na tarefa Stroop e obter a acurácia (ACC) e o tempo de reação (TR) para análise final dos dados.

Resultados

Este estudo apresenta os resultados de um paciente com AVC de alto funcionamento, do sexo masculino, 71 anos, portador de acidente vascular cerebral isquêmico com hemiplegia esquerda há 2 anos. A ressonância magnética (RM) mostrou infarto crônico bilateral dos gânglios da base para a coroa radiante. Ele era capaz de andar e viver de forma independente na comunidade, mas não estava satisfeito com sua recuperação cognitiva. Entretanto, as avaliações funcionais foram todas dentro da faixa de normalidade: FMA = 10...

Discussão

Em nosso estudo, os resultados das escalas de avaliação cognitiva clínica de rotina para o paciente com AVC de alto funcionamento não mostraram déficits cognitivos significativos. No entanto, essas escalas de avaliação podem mostrar um efeito teto e ser menos sensíveis para identificar déficits cognitivos leves de pacientes com AVC de alto funcionamento. Assim, esse protocolo selecionou ainda mais o ACC e o TR na avaliação de dupla tarefa com base no paradigma de Stroop como principais indicadores para identif...

Materiais

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