Eye-tracking di controllo per valutare le funzioni cognitive in pazienti con Sclerosi Laterale Amiotrofica

Summary

Cognitive deficits are common in about one third of patients with amyotrophic lateral sclerosis, a neurological condition leading to progressive impairments in speech and movement abilities. To conduct cognitive tests in patients unable to speak or write a reliable and easy to administer eye-tracking paradigm was developed.

Abstract

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to progressive loss of motor and speech abilities. In addition, cognitive functions are impaired in a subset of patients. To evaluate these potential deficits in severely physically impaired ALS patients, eye-tracking is a promising means to conduct cognitive tests. The present article focuses on how eye movements, an indirect means of communication for physically disabled patients, can be utilized to allow for detailed neuropsychological assessment. The requirements, in terms of oculomotor parameters that have to be met for sufficient eye-tracking in ALS patients are presented. The properties of stimuli, including type of neuropsychological tests and style of presentation, best suited to successfully assess cognitive functioning, are also described. Furthermore, recommendations regarding procedural requirements are provided. Overall, this methodology provides a reliable, easy to administer and fast approach for assessing cognitive deficits in patients who are unable to speak or write such as patients with severe ALS. The only confounding factor might be deficits in voluntary eye movement control in a subset of ALS patients.

Introduction

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa letale di solito porta alla morte entro 3 a 5 anni. Nel corso della patologia, i pazienti presentano progressiva perdita di respiratoria e bulbare funzionante nonché menomazioni nelle abilità di movimento ^1. Si condivide alcune caratteristiche cliniche, patologiche e genetiche con demenza frontotemporale ² ed è ben documentato che circa il 30% dei pazienti affetti da SLA presentano deficit cognitivi ^3. Questi deficit sono più importanti nei settori della funzione esecutiva, fluenza verbale e il linguaggio ⁴ e hanno una influenza sulla sopravvivenza a ^{5, 6} e la conformità accompagnatore onere ^7. Quindi, la valutazione neuropsicologica affidabile è fondamentale in questa malattia.

Menomazioni avanzare nella motorie e del linguaggio abilità sono, tuttavia, un fattore limitante per la valutazione approfondita delle capacità cognitive in fasi successive della malattia ^8. Suae, approcci oculomotorie base sembra essere molto promettente, come controllo di base movimento dell'occhio rimane intatto per un lungo tempo comparabilmente nel corso ALS per la maggior parte dei pazienti ^9. Eye-tracking si parametri sono stati utilizzati per ottenere informazioni sullo stato cognitivo dei pazienti con SLA ¹⁰ e anche in correlazione con il modello diffusione sequenziale di SLA ^11. il movimento degli occhi, come un mezzo per controllare test cognitivi nel contesto della SLA è stato studiato anche in lavori precedenti. Uno studio ha dimostrato con successo la sua usabilità in controlli sani utilizzando una versione basata oculomotor del Trail Making Test ^12, mentre un altro trovato adatto a distinguere tra i controlli sani e pazienti affetti da SLA in base alle prestazioni cognitive e di discriminare tra i pazienti cognitivamente più o meno deteriorate ^13.

La ricerca descritta qui utilizzata una metodologia basata oculomotorio per studiare disturbi cognitivi in ​​ALpazienti S, in particolare nel campo di funzionamento esecutivo. Due test neuropsicologici ben convalidati e comunemente utilizzati sono stati adattati per il controllo del movimento degli occhi: le matrici del Raven colorate progressive (CPM) ¹⁴ e la D2-test ^15. Il CPM è uno strumento non verbale utilizzato per misurare le capacità esecutive e visuospaziali e intelligenza fluida. Il D2-test è anche uno strumento non verbale usato per scoprire disfunzione esecutiva nei domini di attenzione selettiva e sostenuta e velocità di elaborazione visiva. Entrambi sono ampiamente utilizzati strumenti clinici che sono stati impiegati con successo in studi precedenti valutare potenziale declino cognitivo durante il corso della malattia ¹⁶ e lo stato neuropsicologici di pazienti SLA rispetto ai controlli sani ^17.

L'obiettivo di questo lavoro è stato quello di dimostrare i requisiti per la valutazione positiva dei deficit cognitivi nella SLA indipendenti di movimento e di parola disabilità utilizzando una reliAble, versione basata eye-tracking del CPM e la D2-test. È importante sottolineare che il metodo descritto qui ha il potenziale di essere ampliato per studiare altre popolazioni di pazienti con difficoltà motorie gravi.

Protocol

Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Università di Ulm (Dichiarazione n ° 19/12) e il protocollo descritto consegue loro linee guida. Tutti i partecipanti hanno firmato un consenso informato. 1. Gli stimoli e prove Ambiente Per mantenere le distrazioni al minimo eseguire la ricerca in un buio o una stanza molto poco illuminata e tranquillo. Utilizzare un dispositivo di tracciamento oculare appropriato. NOTA: Ci sono una vasta gamma di disposi…

Representative Results

Ai fini della ricerca qui presentata, cioè, lo sviluppo di un oculomotor affidabile valutazione neuropsicologica per i pazienti SLA, sviluppato in casa software memorizza scelte del soggetto della CPM in un file separato, consentendo il calcolo manuale della percentuale di corretta basata risposte. Per il D2-test, una registrazione dei movimenti oculari verticali viene analizzata manualmente tramite una soglia di + 5 ° per il rilevamento di una risposta rilevante. Le registraz…

Discussion

Si tratta di un compito impegnativo per valutare con successo lo stato cognitivo dei pazienti con SLA che sono in grado di parlare e scrivere. L'uso di sistemi videooculography fornisce un approccio promettente. La tecnica presente presentato è affidabile nel rilevare i deficit cognitivi, che svolgono un ruolo fondamentale nel contesto dei caregiver onere e la malattia gestione ²⁰ nei pazienti con SLA. Inoltre, le versioni oculomotori del CPM e la D2-test correlano significativamente con le rispettive ve…

Materials

EyeSeeCam

EyeSeeTec GmbH; 82256 Fürstenfeldbruck, Germany

Videooculography device