Göz Takibi Olan Akılda Olmayan Parkinson Hastalarında Göz Hareketi Parametreleri ile Bilişsel Fonksiyonlar Arasındaki İlişkinin Karakterize Edilmesi
Summary
Burada, demented olmayan Parkinson hastalarında göz hareketi parametreleri ve bilişsel fonksiyonlar arasındaki ilişkiyi incelemek için bir protokol saklıyız. Deneme, görsel bir arama görevinde saccadik genlik ve fiksasyon süresini ölçmek için bir göz izleyicisi kullandı. Daha sonra çok etki alanı bilişsel görevlerde performans ile korelasyon ölçüldü.
Abstract
Bilişsel bozukluk prognoz üzerinde etkileri olan Parkinson hastalığında sık görülen bir olgudur. Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyonun basit, noninvaziv ve objektif proxy ölçümü erken bilişsel gerileme tespit yardımcı olacaktır. Fizyolojik bir metrik olarak, göz hareketi parametresi öznenin nitelikleri ve zekası tarafından şaşkın değildir ve bilişsel işlevler ile ilişkili ise bir proxy marker olarak işlev görebilir. Bu amaçla, bu çalışmada birden fazla etki alanında bilişsel testlerde göz hareketi parametreleri ve performans arasındaki ilişki araştırılmış. Denemede, deneklerden bilgisayar ekranına rastgele dağılmış bir dizi alfabeye gömülü bir sayı aramaları istendiği göz izleme içeren görsel bir arama görevi kuruldu. Sayı ve alfabe arasındaki ayrım, bilişsel yeteneğin göz hareketi parametreleri üzerindeki şaşırtıcı etkisinin en aza indirgendiği, aşırı öğrenilen bir görevdir. Ortalama saccadik genlik ve fiksasyon süresi yakalandı ve görsel arama görevi sırasında hesaplandı. Bilişsel değerlendirme pil frontal-executive fonksiyonların etki alanları kaplı, dikkat, sözel ve görsel bellek. Bu uzun fiksasyon süresi sözel akıcılık, görsel ve sözel bellek, Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyon için proxy belirteçleri olarak göz hareketi parametrelerinin kullanımı üzerinde daha fazla araştırma sağlayan daha düşük performans ile ilişkili olduğu bulunmuştur Hasta. Deneysel paradigma, Parkinson hastalığı hastaları grubumuzda yüksek tolere edilebilir bulunmuştur ve benzer araştırma soruları için diğer hastalık varlıklarına transdiagnostik olarak uygulanabilir.
Introduction
Parkinson hastalığı klasik bir motor hastalıktır; henüz, hastalık da bilişsel açıkları ile ilişkilidir, ve demans içine ilerleme yaygındır1. Parkinson hastalığında kognitif bozukluğun patofizyolojisi iyi anlaşılamamıştır. Braak’ın evreleme2’yegöre kortikal bölgede alfa-sinüklein birikimi ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Ayrıca dopaminerjik ve kolinerjik sistemin dejenerasyonbir çift sendrom prognostik etkisi ile farklı bilişsel açıkları yol açtığı önerilmiştir3. Daha fazla araştırma daha fazla Parkinson hastalığında bilişsel bozukluk dahil kesin mekanizmaları açıklığa kavuşturmak için gereklidir. Klinik açıdan, bilişsel bozukluk varlığı prognoz üzerinde önemli bir etkisi vardır4,5. Klinik uygulamada bilişsel fonksiyonun değerlendirilmesi, bu nedenle, gereklidir. Ancak, uzun bir bilişsel değerlendirme hastaların zihinsel ve motor koşulları ile sınırlıdır. Bu nedenle, bilişsel fonksiyon üzerinde hastalığın yükünü yansıtabilir bir noninvaziv ve basit bir ölçüm gereklidir.
Göz hareketi anormallikleri yaygın olarak parkinson hastalığının erkenaşamalarındantespit edilebilir belirtileri tarif 6 , henüz patofizyoloji bilişsel bozukluk daha az iyi karakterizedir. Göz hareketinin nesil görsel duyusal giriş bir dönüşüm yoluyla, bir iç içe kortikal ve subkortikal ağ tarafından subserved, etkisi için beyin sapında okülomotor çekirdekleri sinyalleri içine7. Parkinson hastalığı patolojilerinin bu ağlara katılımı göz hareketi anormalliklerine yol açabilir. Orada, belki de göz hareketi ve bilişsel fonksiyon kontrolü yöneten nöroanatomik yapıların örtüşen. Ayrıca, diğer nörodejeneratif bozukluklarda saccadik göz hareketi ve bilişsel fonksiyon arasındaki ilişkiyi inceleyen çalışmalar yapılmıştır8. Bu nedenle, Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyonların bir proxy marker olarak göz hareketi parametrelerinin kullanımını keşfetmek için değerlidir. Bir kesitsel çalışma9 azaltılmış saccadik genlik ve daha uzun fiksasyon süresi Parkinson hastalığında küresel bilişsel bozukluğun şiddeti ile ilişkili olduğunu gösterdi. Ancak, göz hareketi parametreleri ve belirli bilişsel etki alanları arasındaki korelasyon hakkında veri eksikliği vardır. Genel bilişsel durum yerine belirli bilişsel etki alanlarının ölçülmesinin önemi ve ölçülmesi, bireysel bilişsel etki alanının Parkinson hastalığı3’te diferansiyel prognostik bilgileri bilgilendirmesi ve farklı sinir ağları. Bu çalışmanın amacı göz hareketi ölçümleri ile farklı bilişsel işlevler arasındaki özel ilişkiyi araştırmaktır. Bu göz izleme teknolojisi kullanarak Parkinson hastalığında bilişsel gerileme biyobelirteçleri geliştirilmesi inşa edilebilir bir temel kurmak için ilk adımdır.
Sunulan deneysel paradigma 2 ana bölümden oluşur: bilişsel değerlendirme ve göz izleme görevi. Bilişsel değerlendirme pil bilişsel işlevleri bir dizi kapsıyordu, dikkat ve çalışma belleği de dahil olmak üzere, yürütme fonksiyonu, dil, sözel bellek ve visuospatial fonksiyon. Bu 5 bilişsel etki alanının seçimi, Parkinson hastalığında hafif bilişsel bozukluk için Hareket Bozukluğu Derneği Görev Gücü Yönergeleri dayanmaktadır10, ve yerel olarak kullanılabilir bilişsel testler bir dizi değerlendirme oluşturmak için seçildi Pil. Parkinson hastalığı biliş bahsedilen bir önceki benzer göz izleme çalışmada9, yazar denekler görsel bilişsel görevleri meşgul iken göz hareketi parametreleri ayıklanır, parametrelerpotansiyel olarak etkilenmiş olabilir öznenin bilişsel yeteneği. Bu çalışma, göz hareketi parametreleri ile farklı bilişsel etki alanları arasındaki ilişkiyi değerlendirmeyi amaçlayırken, bilişsel yeteneklerin göz parametreleri üzerindeki potansiyel kafa karıştırıcı etkisi ele alınmalıdır. Bu bağlamda, alzheimer hastalığı11başka bir göz izleme çalışması ndan uyarlanan görsel bir arama görevi, deneklerin göz hareketi parametrelerini yakalamak için kullanılmıştır. Görev sırasında, denekler birden çok alfabe dağıtıcıları arasında bir bilgisayar ekranında tek bir sayı aramak zorunda kaldı. Bu görev saccadik göz hareketi ve görsel fiksasyon alternatif kullanımı ortaya çıkarmak istiyorsunuz, hangi anormallikleri yaygın Parkinson hastalığında açıklanan. Sayı ve alfabenin tanımlanması ve farklılaşması, bilişsel işlevlere olan talebin çok az olduğu ve bu nedenle bu çalışmanın araştırma sorusuna cevap vermeye uygun olacağı, öğrenilmiş bir görevdir. Rösler ve ark.11tarafından belirtildiği gibi teknik özelliklere ve tasarıma dayalı bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. onların orijinal çalışmada bizim göz izci dahili yazılım içinde çalıştırılacak. Bu çalışma için göz izleme verilerinin sınıflandırılması ve analizi için bir şirket içi algoritma da geliştirilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yukarıda sunulan protokol, Parkinson hastalığında bilişsel işlevler için taşıyıcı anne belirteçler olarak göz hareketi parametrelerinin potansiyel klinik yararını keşfetmek için uzunlamasına bir çalışmanın ilk bölümü olarak tasarlanmıştır. Kendi kendine tempolu saccade, refleksif saccade ve anti-saccade25,26,27gibi daha klasik göz izleme paradigmaları incelemek çalışmalar varken, görsel bir aram…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Dr. Harvey Hung’a el yazması hakkındaki tavsiyeleri için teşekkür etmek isterler.
Materials
| Computer | Intel | ||
| Computerized cognitive assessment tool | CANTAB | CANTAB Research Suite | Contains Pattern Recognition Memory, Spatial Span, and Stockings of Cambridge |
| Eye Movement Analyzer | Lab Viso Limited | https://github.com/lab-viso-limited/visual-search-analyzer | |
| Eye tracker | Tobii | Tx300 | 23 inch computer screen with resolution of 1920×1080, Sampling rate at 300Hz |
| Hong Kong List Leanrning Test | Department of Psychology, The Chinese University of Hong Kong | The Hong Kong List Learning Test (HKLLT) 2nd Edition | |
| Stroop test | Laboratory of Neuropsychology, The University of Hong Kong | Neuropsychological Measures: Normative Data for Chinese, Second Edition (Revised) | |
| Tobii Studio | Tobii | Tobii Studio version 3.2.2 | Computer programme for running the visual search task |
| Visual Search Task | Lab Viso Limited | https://www.labviso.com/#products |
References
- Hely, M. A., Reid, W. G. J., Adena, M. A., Halliday, G. M., Morris, J. G. L. The Sydney Multicenter Study of Parkinson’s disease: The inevitability of dementia at 20 years. Movement Disorders. 23 (6), 837-844 (2008).
- Braak, H., Del Tredici, K., Bratzke, H., Hamm-Clement, J., Sandmann-Keil, D., Rüb, U. Staging of the intracerebral inclusion body pathology associated with idiopathic Parkinson’s disease (preclinical and clinical stages). Journal of Neurology. 249, 1-5 (2002).
- Williams-Gray, C. H., et al. The distinct cognitive syndromes of Parkinson’s disease: 5 year follow-up of the CamPaIGN cohort. Brain. 132 (11), 2958-2969 (2009).
- Buter, T. C., van den Hout, A., Matthews, F. E., Larsen, J. P., Brayne, C., Aarsland, D. Dementia and survival in parkinson disease: A 12-year population study. Neurology. 70 (13), 1017-1022 (2008).
- Aarsland, D., Larsen, J. P., Tandberg, E., Laake, K. Predictors of nursing home placement in Parkinson’s disease: A population-based, prospective study. Journal of the American Geriatrics Society. 48 (8), 938-942 (2000).
- Rascol, O., et al. Abnormal ocular movements in parkinson’s disease: Evidence for involvement of dopaminergic systems. Brain. 112 (5), 1193-1214 (1989).
- Orban De Xivry, J. J., Lefèvre, P. Saccades and pursuit: Two outcomes of a single sensorimotor process. Journal of Physiology. 584 (1), 11-23 (2007).
- Crawford, T. J., et al. Inhibitory control of saccadic eye movements and cognitive impairment in Alzheimer’s disease. Biological Psychiatry. 57 (9), 1052-1060 (2005).
- Archibald, N. K., Hutton, S. B., Clarke, M. P., Mosimann, U. P., Burn, D. J. Visual exploration in Parkinson’s disease and Parkinson’s disease dementia. Brain. 136 (3), 739-750 (2013).
- Litvan, I., et al. Diagnostic criteria for mild cognitive impairment in Parkinson’s disease: Movement Disorder Society Task Force guidelines. Movement Disorders. 27 (3), 349-356 (2012).
- Rösler, A., et al. Alterations of visual search strategy in Alzheimer’s disease and aging. Neuropsychology. 14 (3), 398-408 (2000).
- Hughes, A. J., Daniel, S. E., Kilford, L., Lees, A. J. Accuracy of clinical diagnosis of idiopathic Parkinson’s disease: A clinico-pathological study of 100 cases. Journal of Neurology Neurosurgery and Psychiatry. 55 (3), 181-184 (1992).
- Chiu, H. F. K., Lee, H. C., Chung, W. S., Kwong, P. K. Reliability and Validity of the Cantonese Version of Mini-Mental State Examination-A Preliminary Study. Hong Kong Journal of Psychiatry. 4 (2), 25 (1994).
- Wong, A., et al. The validity, reliability and clinical utility of the Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA) in patients with cerebral small vessel disease. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders. 28 (1), 81-87 (2009).
- Fahn, S., Elton, R. Members of the UPDRS Development Committee. Unified Parkinson’s disease rating scale. Recent Development in Parkinson’s Disease. 2, 293-304 (1987).
- Hoehn, M. M., Yahr, M. D. Parkinsonism: onset, progression, and mortality. Neurology. 17 (5), 427-427 (1967).
- Wu, P. C., Chang, L. Psychometric properties of the Chinese version of the Beck Depression Inventory-II using the Rasch model. Measurement and Evaluation in Counseling and Development. 41 (1), 13-31 (2008).
- Chiu, H. F., et al. The modified Fuld Verbal Fluency Test: a validation study in Hong Kong. The journals of gerontology. Series B, Psychological sciences and social sciences. 52 (5), 247-250 (1997).
- Chan, A. S., Kwok, I. Hong Kong list learning test: manual and preliminary norm. Hong Kong: Department of Psychological and Clinical Psychology Center. , (1999).
- Robbins, T. W., James, M., Owen, A. M., Sahakian, B. J., McInnes, L., Rabbitt, P. Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB): A Factor Analytic Study of a Large Sample of Normal Elderly Volunteers. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders. 5 (5), 266-281 (1994).
- Lee, T. M. C., Wang, K. . Neuropsychological Measures: Normative Data for Chinese. , (2010).
- Birant, D., Kut, A. ST-DBSCAN: An algorithm for clustering spatial-temporal data. Data and Knowledge Engineering. 60 (1), 208-221 (2007).
- Wong, O. W., et al. Eye movement parameters and cognitive functions in Parkinson’s disease patients without dementia. Parkinsonism and Related Disorders. 52, 43-48 (2018).
- Muslimovic, D., Post, B., Speelman, J. D., Schmand, B. Cognitive profile of patients with newly diagnosed Parkinson disease. Neurology. 65 (8), 1239-1245 (2005).
- Winograd-Gurvich, C., Georgiou-Karistianis, N., Fitzgerald, P. B., Millist, L., White, O. B. Self-paced saccades and saccades to oddball targets in Parkinson’s disease. Brain Research. 1106 (1), 134-141 (2006).
- Briand, K. A., Strallow, D., Hening, W., Poizner, H., Sereno, A. B. Control of voluntary and reflexive saccades in Parkinson’s disease. Experimental Brain Research. 129 (1), 38-48 (1999).
- Rivaud-Péchoux, S., Vidailhet, M., Brandel, J. P., Gaymard, B. Mixing pro- and antisaccades in patients with parkinsonian syndromes. Brain. 130 (1), 256-264 (2007).
- Perneczky, R., Ghosh, B. C. P., Hughes, L., Carpenter, R. H. S., Barker, R. A., Rowe, J. B. Saccadic latency in Parkinson’s disease correlates with executive function and brain atrophy, but not motor severity. Neurobiology of Disease. 43 (1), 79-85 (2011).
- Matsumoto, H., et al. Small saccades restrict visual scanning area in Parkinson’s disease. Movement Disorders. 26 (9), 1619-1626 (2011).
- MacAskill, M. R., Anderson, T. J., Jones, R. D. Adaptive modification of saccade amplitude in Parkinson’s disease. Brain. 125 (7), 1570-1582 (2002).
- Salvucci, D. D., Goldberg, J. H. Identifying fixations and saccades in eye-tracking protocols. Proceedings of the 2000 symposium on Eye tracking research & applications. , 71-78 (2000).
- Rana, A. Q., Kabir, A., Dogu, O., Patel, A., Khondker, S. Prevalence of blepharospasm and apraxia of eyelid opening in patients with parkinsonism, cervical dystonia and essential tremor. European Neurology. 68 (5), 318-321 (2012).
