नेत्र ट्रैकिंग के साथ गैर demented पार्किंसंस रोग रोगियों में नेत्र आंदोलन पैरामीटर और संज्ञानात्मक कार्यों के बीच संबंध की विशेषता
Summary
यहाँ, हम एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करने के लिए आंख आंदोलन मानकों और गैर demented पार्किंसंस रोग रोगियों में संज्ञानात्मक कार्यों के बीच संबंध का अध्ययन. प्रयोग एक दृश्य खोज कार्य में saccadic आयाम और निर्धारण अवधि को मापने के लिए एक आँख ट्रैकर का इस्तेमाल किया. बहु-डोमेन संज्ञानात्मक कार्यों में प्रदर्शन के साथ सहसंबंध बाद में मापा गया था.
Abstract
संज्ञानात्मक हानि पार्किंसंस रोग है कि रोग का निदान पर प्रभाव पड़ता है में एक आम घटना है. पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक समारोह का एक सरल, noninvasive और उद्देश्य प्रॉक्सी माप जल्दी संज्ञानात्मक गिरावट का पता लगाने में सहायक हो जाएगा. एक शारीरिक मीट्रिक के रूप में, आंख आंदोलन पैरामीटर विषय के गुण और खुफिया द्वारा उलझन में नहीं है और यह संज्ञानात्मक कार्यों के साथ संबंधित है, तो एक प्रॉक्सी मार्कर के रूप में कार्य कर सकते हैं. यह अंत करने के लिए, इस अध्ययन के कई डोमेन में संज्ञानात्मक परीक्षणों में आंख आंदोलन मापदंडों और प्रदर्शन के बीच संबंध का पता लगाया. प्रयोग में, आंखों की ट्रैकिंग के साथ एक दृश्य खोज कार्य स्थापित किया गया था, जहाँ विषयों को कंप्यूटर स्क्रीन पर बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए वर्णमालाओं की सरणी में एम्बेड की गई संख्या देखने के लिए कहा गया था. संख्या और वर्णमाला के बीच भेदभाव एक overlearned काम इस तरह है कि आंख आंदोलन मापदंडों पर संज्ञानात्मक क्षमता के confounding प्रभाव कम से कम है. औसत saccadic आयाम और निर्धारण अवधि पर कब्जा कर लिया और दृश्य खोज कार्य के दौरान गणना की गई. संज्ञानात्मक मूल्यांकन बैटरी ललाट कार्यकारी कार्यों के डोमेन को कवर किया, ध्यान, मौखिक और दृश्य स्मृति. यह पाया गया कि लंबे समय तक निर्धारण अवधि मौखिक प्रवाह, दृश्य और मौखिक स्मृति में गरीब प्रदर्शन के साथ जुड़ा हुआ था, पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक समारोह के लिए प्रॉक्सी मार्करों के रूप में आंख आंदोलन मानकों के उपयोग पर आगे की खोज की अनुमति रोगियों. प्रयोगात्मक प्रतिमान पार्किंसंस रोग रोगियों के हमारे समूह में अत्यधिक सहनीय पाया गया है और इसी तरह के अनुसंधान सवालों के लिए अन्य रोग संस्थाओं के लिए transdiagnostically लागू किया जा सकता है.
Introduction
पार्किंसंस रोग शास्त्रीय रूप से एक मोटर विकार है; फिर भी, रोग भी संज्ञानात्मक घाटे के साथ जुड़ा हुआ है, और मनोभ्रंश में प्रगति आमहै 1. पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक हानि के pathophysiology अच्छी तरह से समझ में नहीं आ रहा है. यह Braak के मंचन2पर आधारित cortical क्षेत्र में अल्फा-synuclein बयान से संबंधित माना जाता है। यह भी प्रस्ताव किया गया था कि डोपामाइनर्जिक और कोलीनर्जिक प्रणाली के अध: पतन का दोहरी सिंड्रोम पूर्वानुमानात्मक निहितार्थ3के साथ विभिन्न संज्ञानात्मक घाटे की ओर जाता है . पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक हानि में शामिल सटीक तंत्र को और अधिक शोध करने की आवश्यकता है। नैदानिक पहलू पर, संज्ञानात्मक हानि की उपस्थिति रोग कापूर्वानुमान 4,5 पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ताहै. नैदानिक अभ्यास में संज्ञानात्मक समारोह का आकलन, इसलिए, आवश्यक है. हालांकि, एक लंबा संज्ञानात्मक मूल्यांकन रोगियों की मानसिक और मोटर शर्तों द्वारा सीमित है. इसलिए, एक noninvasive और सरल माप है कि संज्ञानात्मक समारोह पर रोग के बोझ को प्रतिबिंबित कर सकते हैं की जरूरत है.
आंख आंदोलन असामान्यताएं व्यापक रूप से अपनी प्रारंभिक अवस्था से पार्किंसंस रोग का पता लगाने योग्य संकेत वर्णित हैं6, अभी तक pathophysiology भी कम अच्छी तरह से संज्ञानात्मक हानि की तुलना में विशेषता है. नेत्र संचलन की पीढ़ी दृश्य संवेदी इनपुट के एक परिवर्तन के माध्यम से है, एक intertwined cortical और subcortical नेटवर्क द्वारा subserved, प्रभाव7के लिए brainstem में oculomotor नाभिक के लिए संकेतों में. इन नेटवर्क में पार्किंसंस रोग रोगों की भागीदारी अवलोकन आंख आंदोलन असामान्यताएं करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. वहाँ है, शायद neuroanatomic संरचनाओं है कि आंख आंदोलन और संज्ञानात्मक समारोह के नियंत्रण को नियंत्रित ओवरलैपिंग. इसके अलावा, वहाँ saccadic नेत्र आंदोलन और अन्य neurodegenerative विकारों8में संज्ञानात्मक समारोह के बीच संबंधों की जांच अध्ययन किया गया है. ऐसे आधार पर, यह पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक कार्यों के एक प्रॉक्सी मार्कर के रूप में आंख आंदोलन मापदंडों के उपयोग का पता लगाने के लिए सार्थक है. एक पार अनुभागीय अध्ययन9 से पता चला है कि कम saccadic आयाम और लंबे समय तक निर्धारण अवधि पार्किंसंस रोग में वैश्विक संज्ञानात्मक हानि की गंभीरता के साथ जुड़ा हुआ था. हालांकि, वहाँ आंख आंदोलन मानकों और विशिष्ट संज्ञानात्मक डोमेन के बीच संबंध पर डेटा की कमी है. महत्व और विशिष्ट संज्ञानात्मक डोमेन की माप की जरूरत है, बजाय एक सामान्य संज्ञानात्मक राज्य, यह है कि व्यक्तिगत संज्ञानात्मक डोमेन पार्किंसंस रोग में अंतर prognostic जानकारी बताते हैं3 और वे द्वारा subserved हैं विभिन्न तंत्रिका नेटवर्क. इस अध्ययन का उद्देश्य आंख आंदोलन मैट्रिक्स और विभिन्न संज्ञानात्मक कार्यों के बीच विशिष्ट संबंध का पता लगाने के लिए है. यह एक नींव है जिस पर आंख ट्रैकिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक गिरावट के biomarkers के विकास का निर्माण किया जा सकता है स्थापित करने के लिए पहला कदम है.
प्रस्तुत प्रयोगात्मक प्रतिमान 2 प्रमुख भागों से बना है: संज्ञानात्मक मूल्यांकन और आंख पर नज़र रखने का कार्य. संज्ञानात्मक मूल्यांकन बैटरी संज्ञानात्मक कार्यों की एक श्रृंखला शामिल, ध्यान और काम स्मृति सहित, कार्यकारी समारोह, भाषा, मौखिक स्मृति और visuospatial समारोह. इन 5 संज्ञानात्मक डोमेन का चुनाव पार्किंसंस रोग में हल्के संज्ञानात्मक हानि के लिए आंदोलन विकार सोसायटी टास्क फोर्स दिशानिर्देश पर आधारित है10, और स्थानीय रूप से उपलब्ध संज्ञानात्मक परीक्षणों का एक सेट मूल्यांकन का निर्माण करने के लिए चुना गया बैटरी. पार्किंसंस रोग अनुभूति पर एक पिछले इसी तरह की आंख ट्रैकिंग अध्ययन में उल्लेख किया9, लेखक आंख आंदोलन मापदंडों निकाला जबकि विषयों दृश्य संज्ञानात्मक कार्यों में लगे हुए थे, जहां मापदंडों संभवतः से प्रभावित हो सकता है विषय की संज्ञानात्मक क्षमता. इस अध्ययन के उद्देश्य से आंख आंदोलन मापदंडों और विभिन्न संज्ञानात्मक डोमेन के बीच संबंध का आकलन करने के उद्देश्य से, आंख मापदंडों पर संज्ञानात्मक क्षमताओं के संभावित confounding प्रभाव को संबोधित किया जाना चाहिए. इस संबंध में, एक दृश्य खोज कार्य, अल्जाइमर रोग11पर एक और आंख ट्रैकिंग अध्ययन से अनुकूलित, विषयों की आंख आंदोलन मापदंडों पर कब्जा करने के लिए नियोजित किया गया था. कार्य के दौरान, विषयों के लिए कई वर्णमाला ध्यान भंग करने वालों के बीच एक कंप्यूटर स्क्रीन पर एक नंबर के लिए खोज करने के लिए किया था. इस कार्य के लिए saccadic आँख आंदोलन और दृश्य निर्धारण के वैकल्पिक उपयोग प्रकाश में लाना होगा, जिनमें से असामान्यताएं पार्किंसंस रोग में व्यापक रूप से वर्णित हैं. संख्या और वर्णमाला की पहचान और भेदभाव एक overlearned कार्य जहां संज्ञानात्मक कार्यों के लिए मांग केवल कम है और इसलिए, इस अध्ययन के अनुसंधान सवाल का जवाब उपयुक्त होगा. एक कंप्यूटर प्रोग्राम विनिर्देशों और डिजाइन के आधार पर विकसित किया गया था के रूप में R$sler एट अल11द्वारा कहा गया है. अपने मूल अध्ययन में हमारी आंख पर नजर रखने के में निर्मित सॉफ्टवेयर के भीतर चलाने के लिए. इस अध्ययन के लिए नेत्र ट्रैकिंग डेटा के वर्गीकरण और विश्लेषण के लिए एक इन-हाउस एल्गोरिथ्म भी विकसित किया गया था।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऊपर प्रस्तुत प्रोटोकॉल पार्किंसंस रोग में संज्ञानात्मक कार्यों के लिए किराए मार्करों के रूप में आंख आंदोलन मापदंडों की संभावित नैदानिक उपयोगिता की खोज में एक अनुदैर्घ्य अध्ययन के पहले भाग के रूप मे?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक पांडुलिपि पर उनकी सलाह के लिए डॉ हार्वे हंग को धन्यवाद देना चाहते हैं।
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).
