Caracterizando a relação entre os parâmetros do movimento ocular e funções cognitivas em pacientes não-Demented da doença de Parkinson com seguimento do olho

Summary

Aqui, apresentamos um protocolo para estudar a relação entre os parâmetros do movimento ocular e as funções cognitivas em pacientes com doença de Parkinson não dementada. O experimento utilizou um rastreador ocular para medir a amplitude e a duração da fixação sacádicos em uma tarefa de busca visual. A correlação com o desempenho em tarefas cognitivas de vários domínios foi posteriormente mensurada.

Abstract

O comprometimento cognitivo é um fenômeno comum na doença de Parkinson que tem implicações no prognóstico. Uma medida simples, não invasora e objetiva do proxy da função cognitiva na doença de Parkinson será útil em detectar o declínio cognitivo adiantado. Como uma métrica fisiológica, o parâmetro de movimento ocular não é confundido pelos atributos e inteligência do sujeito e pode funcionar como um marcador de proxy se correlacionar com funções cognitivas. Para tanto, este estudo explorou a relação entre os parâmetros do movimento ocular e o desempenho em testes cognitivos em múltiplos domínios. No experimento, uma tarefa de pesquisa visual com rastreamento ocular foi configurada, onde os sujeitos foram solicitados a procurar um número incorporado em uma matriz de alfabetos espalhados aleatoriamente em uma tela de computador. A diferenciação entre o número e o alfabeto é uma tarefa superaprendida de tal forma que o efeito de confundimento da capacidade cognitiva nos parâmetros de movimento ocular é minimizado. A amplitude e a duração sacádicos médias da fixação foram capturadas e calculadas durante a tarefa da busca visual. A bateria de avaliação cognitiva cobriu domínios de funções frontal-executivas, atenção, memória verbal e Visual. Verificou-se que a duração da fixação prolongada foi associada com pior desempenho na fluência verbal, memória visual e verbal, permitindo uma maior exploração sobre o uso de parâmetros de movimento ocular como marcadores de proxy para função cognitiva na doença de Parkinson Pacientes. O paradigma experimental foi encontrado para ser altamente tolerável em nosso grupo de pacientes da doença de Parkinson e poderia ser aplicado transdiagnostically a outras entidades da doença para perguntas similares da pesquisa.

Introduction

A doença de Parkinson é classicamente uma desordem motora; ainda, a doença também está associada com déficits cognitivos, e a progressão na demência é comum¹. A fisiopatologia do comprometimento cognitivo na doença de Parkinson não é bem compreendida. Pensa-se estar relacionado ao depósito da alfa-synuclein na área cortical baseada na encenação²de Braak. Também foi proposto que uma síndrome dupla de degeneração do sistema dopaminérgico e colinérgico leve a diferentes déficits cognitivos com implicação prognóstica³. Mais pesquisa é necessária para elucidar ainda mais os mecanismos exatos envolvidos no comprometimento cognitivo na doença de Parkinson. No aspecto clínico, a presença de comprometimento cognitivo tem um impacto significativo no prognóstico^4,5. A avaliação da função cognitiva na prática clínica é, portanto, essencial. No entanto, uma longa avaliação cognitiva é limitada pelas condições mentais e motoras dos pacientes. Conseqüentemente, uma medida não invasora e simples que possa refletir a carga da doença na função cognitiva é precisada.

As anomalias do movimento de olho são sinais detectáveis extensamente descritos de Parkinson ‘ doença de s de seus estágios adiantados⁶, contudo a patofisiologia é ainda menos bem caracterizada do que aquela do prejuízo cognitivo. A geração do movimento ocular é através de uma transformação da entrada sensorial visual, subservida por uma rede cortical e subcortical entrelaçada, em sinais aos núcleos oculomotor no tronco encefálico para o efeito⁷. A participação de patologias da doença de Parkinson nestas redes pode conduzir às anomalias observável do movimento de olho. Há, talvez sobreposição de estruturas neuroanatômicas que regem o controle do movimento ocular e da função cognitiva. Além disso, há estudos que examinam a relação entre o movimento ocular e a função cognitiva em outras desordens neurodegenerativas⁸. Em tais fundamentos, vale a pena explorar o uso de parâmetros de movimento ocular como um marcador de funções cognitivas na doença de Parkinson. Um estudo transversal⁹ mostrou que a amplitude sacádicos reduzida e a duração mais longa da fixação estiveram associadas com a severidade do prejuízo cognitivo global na doença de Parkinson. No entanto, há uma falta de dados sobre a correlação entre os parâmetros de movimento ocular e domínios cognitivos específicos. O significado e a necessidade da medida de domínios cognitivos específicos, um pouco do que um estado cognitivo geral, são que o domínio cognitivo individual informa a informação prognóstica diferencial na doença de Parkinson³ e são subservidos por redes neurais diferentes. O objetivo deste estudo é explorar a relação específica entre métricas de movimento ocular e diferentes funções cognitivas. Este é o primeiro passo para estabelecer uma base em que o desenvolvimento de biomarcadores de declínio cognitivo na doença de Parkinson usando a tecnologia de rastreamento ocular poderia ser construído.

O paradigma experimental apresentado é composto por 2 partes principais: a avaliação cognitiva e a tarefa de rastreamento ocular. A bateria de avaliação cognitiva abrangeu uma série de funções cognitivas, incluindo atenção e memória de trabalho, função executiva, linguagem, memória verbal e função visuoespacial. A escolha desses 5 domínios cognitivos baseia-se nas diretrizes da força-tarefa da sociedade de transtorno do movimento para o comprometimento cognitivo leve na doença de Parkinson¹⁰, e um conjunto de testes cognitivos disponíveis localmente foram selecionados para construir a avaliação Bateria. Em um estudo similar anterior do seguimento do olho na cognição da doença de Parkinson mencionou⁹, o autor extraiu os parâmetros do movimento de olho quando os assuntos foram acoplados em tarefas cognitivas visuais, onde os parâmetros podem potencial ser influenciados pelo capacidade cognitiva do sujeito. Como este estudo objetivou avaliar a correlação entre os parâmetros de movimento ocular e diferentes domínios cognitivos, o potencial efeito de confusão das habilidades cognitivas nos parâmetros oculares deve ser abordado. Nesse tocante, uma tarefa de busca visual, adaptada de outro estudo de rastreamento ocular sobre a doença de Alzheimer¹¹, foi empregada para captar os parâmetros do movimento ocular dos sujeitos. Durante a tarefa, os assuntos tiveram que procurarar por um único número em uma tela de computador entre distracters múltiplos do alfabeto. Esta tarefa provocaria o uso alternativo do movimento de olho sacádicos e da fixação Visual, as anomalias de que são descritas extensamente na doença de Parkinson. A identificação e diferenciação do número e do alfabeto é uma tarefa superaprendida onde a demanda por funções cognitivas é apenas mínima e, portanto, seria adequada para responder à questão de pesquisa deste estudo. Um programa de computador foi desenvolvido com base nas especificações e design, conforme afirmado por Rösler et al.¹¹. em seu estudo original para ser executado dentro do software embutido do nosso rastreador de olho. Um algoritmo em casa para classificação e análise dos dados de rastreamento ocular também foi desenvolvido para este estudo.

Protocol

Este projeto de pesquisa foi aprovado pelo Comitê de ética em pesquisa clínica conjunta da universidade chinesa de Hong Kong-novos territórios do leste (CREC ref. n º: 2015,263). 1. recrutamento de participantes e avaliação da linha de base Recrutar pacientes com doença de Parkinson com idade inferior ou igual a 70 de uma clínica de especialista em Neurologia com o diagnóstico feito com base no Reino Unido doença de Parkinson Society (UKPDS) critérios de diagnós…

Representative Results

O resultado completo deste estudo está disponível no documento original publicado em23. Os sujeitos da doença de Parkinson (n = 67) foram recrutados e completaram a avaliação. No entanto, 5 casos não conseguiram concluir a tarefa de pesquisa Visual como eles usavam lente progressiva incompatível com o rastreador de olho e seus dados foram descartados. A média de idade dos sujeitos foi de 58,9 anos (DP = 7,5 anos) com relação masculino a feminino de 1,7:1. 62 idade saudável-, sexo-, e ed…

Discussion

O protocolo apresentado acima foi projetado como a primeira parte de um estudo longitudinal em explorar a utilidade clínica potencial de parâmetros do movimento de olho como marcadores substitutos para funções cognitivas em Parkinson ‘ doença de s. Embora existam estudos que examinem os paradigmas de rastreamento ocular mais clássicos, como Saccade autoguiado, Saccade reflexivo e anti-Saccade^25,26,27, uma tarefa de pesquis…

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