Caratterizzare la relazione tra i parametri del movimento degli occhi e le funzioni cognitive nei pazienti con malattia di Parkinson non demente con tracciamento degli occhi
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per studiare la relazione tra i parametri del movimento oculare e le funzioni cognitive nei pazienti affetti dal morbo di Parkinson non demente. L’esperimento ha usato un eye tracker per misurare l’ampiezza scasoica e la durata della fissazione in un’attività di ricerca visiva. La correlazione con le prestazioni nelle attività cognitive multidominio è stata successivamente misurata.
Abstract
La compromissione cognitiva è un fenomeno comune nella malattia di Parkinson che ha implicazioni sulla prognosi. Una misurazione proxy semplice, non invasiva e oggettiva della funzione cognitiva nella malattia di Parkinson sarà utile per rilevare il declino cognitivo precoce. Come metrica fisiologica, il parametro del movimento oculare non è confuso dagli attributi e dall’intelligenza del soggetto e può funzionare come marcatore proxy se è correlato alle funzioni cognitive. A tal fine, questo studio ha esplorato la relazione tra i parametri del movimento oculare e le prestazioni nei test cognitivi in più domini. Nell’esperimento è stata istituita un’attività di ricerca visiva con tracciamento oculare, in cui ai soggetti è stato chiesto di cercare un numero incorporato in una serie di alfabeti sparsi casualmente sullo schermo di un computer. La differenziazione tra il numero e l’alfabeto è un compito overlearned in modo che l’effetto di confusione della capacità cognitiva sui parametri di movimento degli occhi sia ridotto al minimo. L’ampiezza saccadica media e la durata della fissazione sono state acquisite e calcolate durante l’attività di ricerca visiva. La batteria di valutazione cognitiva copriva domini di funzioni frontali-esecutive, attenzione, memoria verbale e visiva. Si è scoperto che la durata prolungata della fissazione è stata associata a prestazioni più scarse in fluidità verbale, memoria visiva e verbale, consentendo un’ulteriore esplorazione sull’uso dei parametri del movimento oculare come marcatori proxy per la funzione cognitiva nella malattia di Parkinson Pazienti. Il paradigma sperimentale è risultato altamente tollerabile nel nostro gruppo di pazienti affetti dal morbo di Parkinson e potrebbe essere applicato transdiagnosticalmente ad altre entità della malattia per domande di ricerca simili.
Introduction
Il morbo di Parkinson è classicamente una malattia motoria; tuttavia, la malattia è anche associata a deficit cognitivi e la progressione nella demenza è comune1. La fisiopatologia del danno cognitivo nella malattia di Parkinson non è ben compresa. Si pensa che sia correlato alla deposizione alfa-sinucleina nell’area corticale sulla base della messa in scena di Braak2. È stato anche proposto che una doppia sindrome di degenerazione della dopaminergia e del sistema colinergico porta a diversi deficit cognitivi con implicazione prognostica3. Sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire ulteriormente i meccanismi esatti coinvolti nella compromissione cognitiva nella malattia di Parkinson. Sull’aspetto clinico, la presenza di deficit cognitivo ha un impatto significativo sulla prognosi4,5. La valutazione della funzione cognitiva nella pratica clinica è quindi essenziale. Tuttavia, una lunga valutazione cognitiva è limitata dalle condizioni mentali e motorie dei pazienti. Pertanto, è necessaria una misurazione non invasiva e semplice che possa riflettere l’onere della malattia sulla funzione cognitiva.
Le anomalie del movimento degli occhi sono ampiamente descritti segni rilevabili della malattia di Parkinson fin dalle sue fasi6, ma la fisiofisiologia è ancora meno ben caratterizzata di quella del danno cognitivo. La generazione del movimento oculare è attraverso una trasformazione dell’input sensoriale visivo, suservito da una rete corticale e subcorticale intrecciata, in segnali ai nuclei oculomotori nel tronco encefalico per effetto7. Il coinvolgimento delle patologie del morbo di Parkinson in queste reti può portare ad anomalie di movimento degli occhi osservabili. C’è, forse sovrapposizione di strutture neuroanatomiche che governano il controllo del movimento degli occhi e della funzione conoscitiva. Inoltre, ci sono stati studi che esaminano la relazione tra il movimento saccadico degli occhi e la funzione conoscitiva in altri disturbi neurodegenerativi8. Su tali motivi, vale la pena di esplorare l’uso dei parametri di movimento degli occhi come marcatore proxy delle funzioni cognitive nella malattia di Parkinson. Uno studio trasversale9 ha mostrato che la ridotta ampiezza saccadica e la durata della fissazione più lunga sono state associate alla gravità del danno cognitivo globale nella malattia di Parkinson. Tuttavia, c’è una mancanza di dati sulla correlazione tra i parametri di movimento degli occhi e domini cognitivi specifici. Il significato e la necessità di misurazione di specifici domini cognitivi, piuttosto che uno stato cognitivo generale, è che il dominio cognitivo individuale informa le informazioni prognostiche differenziali nella malattia di Parkinson3 e sono sottovalutate da diverse reti neurali. Lo scopo di questo studio è quello di esplorare la relazione specifica tra metriche del movimento oculare e diverse funzioni cognitive. Questo è il primo passo per stabilire una base su cui potrebbe essere costruito lo sviluppo di biomarcatori del declino cognitivo nella malattia di Parkinson utilizzando la tecnologia di tracciamento oculare.
Il paradigma sperimentale presentato è composto da 2 parti principali: la valutazione cognitiva e il compito di tracciamento oculare. La batteria di valutazione cognitiva comprendeva una serie di funzioni cognitive, tra cui attenzione e memoria di lavoro, funzione esecutiva, linguaggio, memoria verbale e funzione visuospatiale. La scelta di questi 5 domini cognitivi si basa sulle Linee guida della Task Force della Società del Disordine del Movimento per il lieve danno cognitivo nella malattia di Parkinson10,e una serie di test cognitivi disponibili localmente sono stati selezionati per costruire la valutazione batteria. In un precedente studio simile di tracciamento oculare sulla cognizione del morbo di Parkinson menzionato9, l’autore ha estratto i parametri del movimento oculare mentre i soggetti erano impegnati in compiti cognitivi visivi, dove i parametri possono potenzialmente essere influenzati dal capacità cognitive del soggetto. Poiché questo studio mirava a valutare la correlazione tra i parametri del movimento oculare e diversi domini cognitivi, il potenziale effetto confondere delle capacità cognitive sui parametri oculari deve essere affrontato. A questo proposito, è stato impiegato un compito di ricerca visiva, adattato da un altro studio di tracciamento oculare sulla malattia di Alzheimer11, per catturare i parametri del movimento oculare dei soggetti. Durante il compito, i soggetti dovevano cercare un singolo numero sullo schermo di un computer tra più distrattori alfabeto. Questo compito comporterebbe l’uso alternativo del movimento saccadico degli occhi e della fissazione visiva, le cui anomalie sono ampiamente descritte nella malattia di Parkinson. L’identificazione e la differenziazione del numero e dell’alfabeto è un compito esagerato in cui la domanda di funzioni cognitive è solo minima e, pertanto, sarebbe idonea a rispondere alla domanda di ricerca di questo studio. Un programma per computer è stato sviluppato sulla base delle specifiche e del design, come indicato da R’sler etal. nel loro studio originale da eseguire all’interno del software in-built del nostro eye tracker. Per questo studio è stato inoltre sviluppato un algoritmo interno per la classificazione e l’analisi dei dati di tracciamento oculare.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo presentato sopra è stato progettato come la prima parte di uno studio longitudinale nell’esplorare la potenziale utilità clinica dei parametri di movimento degli occhi come marcatori surrogati per le funzioni cognitive nella malattia di Parkinson. Mentre ci sono studi che esaminano paradigmi di eye tracking più classici come saccade autogestiti, saccade riflessivi e anti-saccade25,26,27, un compito di ricerca vi…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare il dottor Harvey Hung per i suoi consigli sul manoscritto.
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 |
Referenzen
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