Caracterización de la relación entre los parámetros de movimiento ocular y las funciones cognitivas en pacientes con enfermedad de Parkinson no dementes con seguimiento ocular
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para estudiar la relación entre los parámetros de movimiento ocular y las funciones cognitivas en pacientes con enfermedad de Parkinson no demente. El experimento utilizó un rastreador de ojos para medir la amplitud sacádica y la duración de fijación en una tarea de búsqueda visual. La correlación con el rendimiento en tareas cognitivas multidominio se midió posteriormente.
Abstract
El deterioro cognitivo es un fenómeno común en la enfermedad de Parkinson que tiene implicaciones en el pronóstico. Una medición simple, no invasiva y objetiva de la función cognitiva en la enfermedad de Parkinson será útil para detectar el deterioro cognitivo temprano. Como métrica fisiológica, el parámetro de movimiento ocular no se confunde por los atributos y la inteligencia del sujeto y puede funcionar como un marcador proxy si se correlaciona con las funciones cognitivas. Con este fin, este estudio exploró la relación entre los parámetros de movimiento ocular y el rendimiento en las pruebas cognitivas en múltiples dominios. En el experimento, se estableció una tarea de búsqueda visual con seguimiento ocular, donde se pidió a los sujetos que buscaran un número incrustado en una matriz de alfabetos dispersos aleatoriamente en la pantalla de un ordenador. La diferenciación entre el número y el alfabeto es una tarea sobreaprendida de tal forma que se minimiza el efecto de confunción de la capacidad cognitiva en los parámetros de movimiento ocular. La amplitud sacádica media y la duración de fijación se capturaron y calcularon durante la tarea de búsqueda visual. La batería de evaluación cognitiva cubría dominios de funciones frontal-ejecutivas, atención, memoria verbal y visual. Se encontró que la duración prolongada de la fijación se asoció con un rendimiento más pobre en fluidez verbal, memoria visual y verbal, lo que permite una mayor exploración en el uso de parámetros de movimiento ocular como marcadores proxy para la función cognitiva en la enfermedad de Parkinson Pacientes. El paradigma experimental se ha encontrado para ser altamente tolerable en nuestro grupo de pacientes con enfermedad de Parkinson y podría aplicarse transdiagnóstico a otras entidades de la enfermedad para preguntas de investigación similares.
Introduction
La enfermedad de Parkinson es clásicamente un trastorno motor; sin embargo, la enfermedad también está asociada con déficits cognitivos, y la progresión a la demencia es común1. La fisiopatología del deterioro cognitivo en la enfermedad de Parkinson no se entiende bien. Se cree que está relacionado con la deposición de alfa-sinucleína en el área cortical basada en la puesta en escena de Braak2. También se propuso que un síndrome dual de degeneración del sistema dopaminérgico y colinérgico conduce a diferentes déficits cognitivos con implicación pronóstico3. Se necesita más investigación para dilucidar aún más los mecanismos exactos involucrados en el deterioro cognitivo en la enfermedad de Parkinson. En el aspecto clínico, la presencia de deterioro cognitivo tiene un impacto significativo en el pronóstico4,5. La evaluación de la función cognitiva en la práctica clínica es, por lo tanto, esencial. Sin embargo, una evaluación cognitiva prolongada está limitada por las condiciones mentales y motoras de los pacientes. Por lo tanto, se necesita una medición simple y no invasiva que pueda reflejar la carga de la enfermedad en la función cognitiva.
Las anomalías del movimiento ocular son ampliamente descritos signos detectables de la enfermedad de Parkinson desde sus primeras etapas6,sin embargo, la fisiopatología es incluso menos bien caracterizada que la del deterioro cognitivo. La generación del movimiento ocular es a través de una transformación de la entrada sensorial visual, subvida por una red cortical y subcortical entrelazada, en señales a los núcleos oculomotores en el tronco cerebral para el efecto7. La afectación de las patologías de la enfermedad de Parkinson en estas redes puede conducir a anomalías observables en el movimiento ocular. Hay, tal vez superposición de estructuras neuroanatómicas que gobiernan el control del movimiento ocular y la función cognitiva. Además, ha habido estudios que examinan la relación entre el movimiento ocular sacádico y la función cognitiva en otros trastornos neurodegenerativos8. Por estos motivos, vale la pena explorar el uso de parámetros de movimiento ocular como un marcador proxy de funciones cognitivas en la enfermedad de Parkinson. Un estudio transversal9 mostró que la reducción de la amplitud sacádica y la mayor duración de la fijación se asoció con la gravedad del deterioro cognitivo global en la enfermedad de Parkinson. Sin embargo, hay una falta de datos sobre la correlación entre los parámetros de movimiento ocular y dominios cognitivos específicos. La importancia y necesidad de medición de dominios cognitivos específicos, en lugar de un estado cognitivo general, es que el dominio cognitivo individual informa información de pronóstico diferencial en la enfermedad de Parkinson3 y son diferentes redes neuronales. El objetivo de este estudio es explorar la relación específica entre las métricas de movimiento ocular y las diferentes funciones cognitivas. Este es el primer paso para establecer una base sobre la cual se podría construir el desarrollo de biomarcadores de deterioro cognitivo en la enfermedad de Parkinson utilizando tecnología de seguimiento ocular.
El paradigma experimental presentado se compone de 2 partes principales: la evaluación cognitiva y la tarea de seguimiento ocular. La batería de evaluación cognitiva abarcaba una gama de funciones cognitivas, incluyendo la atención y la memoria de trabajo, función ejecutiva, lenguaje, memoria verbal y función visuospatial. La elección de estos 5 dominios cognitivos se basa en las Directrices del Grupo de Trabajo de la Sociedad de Trastornos del Movimiento para el deterioro cognitivo leve en la enfermedad de Parkinson10,y se seleccionó un conjunto de pruebas cognitivas disponibles localmente para construir la evaluación Batería. En un estudio de seguimiento ocular similar anterior sobre la cognición de la enfermedad de Parkinson mencionado9, el autor extrajo los parámetros de movimiento ocular mientras los sujetos estaban involucrados en tareas cognitivas visuales, donde los parámetros pueden ser potencialmente influenciados por el capacidad cognitiva del sujeto. Como este estudio tenía como objetivo evaluar la correlación entre los parámetros de movimiento ocular y diferentes dominios cognitivos, se debe abordar el potencial efecto de confunción de las capacidades cognitivas en los parámetros oculares. En este sentido, se empleó una tarea de búsqueda visual, adaptada de otro estudio de seguimiento ocular sobre la enfermedad de Alzheimer11,para capturar los parámetros de movimiento ocular de los sujetos. Durante la tarea, los sujetos tuvieron que buscar un solo número en la pantalla de una computadora entre varios distractores del alfabeto. Esta tarea supondría el uso alternativo del movimiento ocular sacádico y la fijación visual, cuyos anomalías se describen ampliamente en la enfermedad de Parkinson. La identificación y diferenciación del número y el alfabeto es una tarea sobreaprendida donde la demanda de funciones cognitivas es sólo mínima y, por lo tanto, sería adecuado para responder a la pregunta de investigación de este estudio. Se desarrolló un programa informático basado en las especificaciones y el diseño indicados por Rósler etal. en su estudio original para ser ejecutado dentro del software incorporado de nuestro rastreador de ojos. Un algoritmo interno para la clasificación y el análisis de los datos de seguimiento ocular también fue desarrollado para este estudio.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo presentado anteriormente fue diseñado como la primera parte de un estudio longitudinal en la exploración de la posible utilidad clínica de los parámetros de movimiento ocular como marcadores sustitutos para las funciones cognitivas en la enfermedad de Parkinson. Si bien hay estudios que examinan paradigmas más clásicos de seguimiento ocular como la sacadas autoguiadas, la sacade reflexiva y la antisacatade25,26,27,<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores quieren agradecer al Dr. Harvey Hung por su consejo sobre el manuscrito.
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 |
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