Eye-Tracking de controle para avaliar a função cognitiva em pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica

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

A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa fatal geralmente levando à morte dentro de 3 a 5 anos. No decurso da patologia, os pacientes apresentam-se com a perda progressiva de funcionamento respiratória e bulbar, bem como deficiências na capacidade de movimento ^1. Ele compartilha algumas características clínicas, patológicas e genéticas com demência frontotemporal ² e é bem documentado que cerca de 30% dos pacientes com ELA apresentam déficits cognitivos ^3. Estes défices são mais proeminentes nos domínios da função executiva, fluência verbal e linguagem ⁴ e ter uma influência na sobrevida em ^{5, 6} e cumprimento cuidador carga ^7. Assim, a avaliação neuropsicológica confiável é crucial nesta doença.

Avançando deficiências em habilidades motoras e de fala são, no entanto, um fator limitante para avaliação completa de habilidades cognitivas em estágios posteriores da doença ^8. Delae, abordagens baseadas oculomotores parecem ser muito promissoras, como controlo de base movimento ocular permanece intacta durante um tempo comparativamente longo durante o curso da ELA para a maioria dos pacientes ^9. -Se parâmetros de rastreamento ocular têm sido usados para obter informações sobre o estado cognitivo dos pacientes com ALS ¹⁰ e também se correlacionam com o padrão de disseminação sequencial de ALS ^11. O movimento do olho, como um meio para controlar testes cognitivos no contexto de ALS também tem sido estudado em trabalhos anteriores. Um estudo demonstrou com sucesso a sua usabilidade em controles saudáveis utilizando uma versão com base oculomotor do Trail-Making Test ^12, enquanto outro encontrou-o adequado para distinguir entre controles saudáveis e pacientes com ELA com base no desempenho cognitivo e de discriminar entre pacientes cognitivamente mais e menos prejudicada ^13.

A pesquisa descrita aqui utilizada uma metodologia baseada oculomotor para estudar alterações cognitivas em ALpacientes S, especificamente no domínio do funcionamento executivo. Dois testes neuropsicológicos bem validados e comumente usados foram adaptados para controlar o movimento dos olhos: matrizes do Corvo coloridos progressivos (CPM) ¹⁴ e o D2-teste ^15. O CPM é um instrumento não-verbal usado para medir habilidades executivas e viso-espaciais, bem como inteligência fluida. O D2-teste também é uma ferramenta não-verbal utilizado para descobrir disfunção executiva nos domínios da atenção seletiva e sustentada e velocidade de processamento visual. Ambos são amplamente utilizados instrumentos clínicos que foram empregues com sucesso em estudos anteriores que avaliam o declínio cognitivo potencial durante o curso da doença e o estado ¹⁶ neuropsicológica de pacientes de ALS em comparação com controlos saudáveis ^17.

O objetivo deste trabalho foi mostrar os requisitos de avaliação bem-sucedida de déficits cognitivos em ALS independente do movimento e fala deficiência usando um reliable, versão baseada eye-tracking da CPM e da D2-teste. Mais importante, o método descrito aqui tem o potencial de ser expandido para estudar outras populações de pacientes com deficiências motoras graves.

Protocol

O estudo foi aprovado pelo Comitê da Universidade de Ulm (Declaração No. 19/12) Ética e o protocolo descrito, portanto, segue suas orientações. Todos os participantes assinaram termo de consentimento. 1. Estímulos e Ambiente de Teste Para manter as distrações ao mínimo realizar a pesquisa em um escuro ou um quarto muito mal iluminado e silencioso. Use um dispositivo de rastreamento visual apropriado. NOTA: Há uma grande variedade de dispositivos dispon?…

Representative Results

Para o propósito da pesquisa aqui apresentada, ou seja, o desenvolvimento de um oculomotor confiável com base avaliação neuropsicológica para pacientes com ELA, desenvolvido in-house software armazena escolhas do sujeito do CPM em um arquivo separado, permitindo o cálculo manual da porcentagem de correta respostas. Para o D2-teste, um registo dos movimentos oculares verticais são analisados ​​manualmente usando um limiar de + 5 ° para a detecção de uma resposta rel…

Discussion

É uma tarefa desafiadora para avaliar com sucesso o estado cognitivo dos pacientes com ALS que são incapazes de falar e escrever. A utilização de sistemas de videooculography fornece uma abordagem promissora. A técnica aqui apresentada é fiável na detecção de deficiências cognitivas, que desempenham um papel essencial no contexto da carga prestador de cuidados e gestão da doença em ²⁰ pacientes com ELA. Além disso, as versões oculomotoras da CPM e da D2-teste correlação significativa com as re…

Materials

EyeSeeCam

EyeSeeTec GmbH; 82256 Fürstenfeldbruck, Germany

Videooculography device