दोहरी टास्क स्क्रीन के संशोधित और न्यूरोइमेजिंग-संगत संस्करण
Summary
हमने मूल दोहरी टास्क स्क्रीन (डीटीएस) को एक पोर्टेबल, कम लागत वाले उपाय के रूप में विकसित किया है जो खेल-प्रेरित हल्के दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के साथ एथलीटों का मूल्यांकन कर सकता है। हमने भविष्य के नैदानिक उपयोग के लिए मूल डीटीएस को संशोधित किया और एकल और दोहरे कार्य प्रदर्शन के तंत्रिका आधार को मापने के लिए डीटीएस का एक न्यूरोइमेजिंग-संगत संस्करण विकसित किया।
Abstract
दोहरी कार्य प्रतिमान एक साथ मोटर और संज्ञानात्मक क्षमताओं का आकलन है, और वे हाल ही में हल्के दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (mTBI) के साथ एथलीटों में सूक्ष्म, अवशिष्ट हानि का पता लगा सकते हैं । हालांकि, पिछले दोहरे कार्य प्रतिमान पूरी तरह से कम चरम कौशल पर ध्यान केंद्रित किया है और बोझिल, महंगी प्रयोगशाला उपकरणों पर भरोसा किया है-इस प्रकार रोजमर्रा की mTBI मूल्यांकन के लिए अपनी व्यावहारिकता सीमित । इसके बाद, हमने दोहरी टास्क स्क्रीन (डीटीएस) विकसित की है, जिसमें प्रशासन और स्कोर करने में 10 मिनट लगते हैं, कम लागत वाले पोर्टेबल उपकरणों का उपयोग करते हैं, और इसमें कम चरम (एलई) और ऊपरी छोर (यूई) उपकार शामिल हैं। इस पांडुलिपि का उद्देश्य दोहरा था। सबसे पहले, हम संशोधित डीटीएस के लिए प्रशासन प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं, जिसे हमने मूल डीटीएस की सीमाओं को संबोधित करने के लिए संशोधित किया है। विशेष रूप से, संशोधन में अधिक विस्तृत चाल डेटा प्राप्त करने के लिए स्मार्ट उपकरणों के अतिरिक्त और दोहरी कार्य शर्तों के तहत बाधित संज्ञानात्मक प्रदर्शन के लिए परीक्षण करने के लिए एकल संज्ञानात्मक स्थितियों को शामिल करना शामिल था । महत्वपूर्ण बात, संशोधित डीटीएस भविष्य के नैदानिक उपयोग के लिए एक उपाय है, और हम तीन पुरुष एथलीटों से प्रतिनिधि परिणाम प्रस्तुत करने के लिए नैदानिक डेटा है कि उपाय से प्राप्त किया जा सकता है के प्रकार वर्णन । महत्वपूर्ण बात यह है कि हमें अभी तक एमटीबीआई के साथ एथलीटों में संशोधित डीटीएस की संवेदनशीलता और विशिष्टता का मूल्यांकन करना है, जो कि अगली शोध पहल है । इस पांडुलिपि का दूसरा उद्देश्य डीटीएस के न्यूरोइमेजिंग-संगत संस्करण का वर्णन करना है। हमने इस संस्करण को विकसित किया ताकि हम एमटीबीआई से जुड़े व्यवहार घाटे की बेहतर अनुभवजन्य समझ के लिए एकल और दोहरे कार्य प्रदर्शन के तंत्रिका आधार का मूल्यांकन कर सकें। इस प्रकार, यह पांडुलिपि डीटीएस के दौरान एक साथ कार्यात्मक निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफएनआईआरएस) माप को सक्षम करने के लिए हमारे द्वारा उठाए गए कदमों का भी वर्णन करती है, साथ ही हमने FNIRS डेटा के प्रथम स्तर के प्रसंस्करण को कैसे प्राप्त किया और पूरा किया।
Introduction
हर साल, दुनिया भर में ४२,०,० लोगों को हल्के दर्दनाक मस्तिष्क चोटों (mTBIs)1बनाए रखने । यद्यपि एक बार सौम्य माना जाता है, नए शोध से पता चलता है कि एमटीबीआईएस, विशेष रूप से एमटीबीआईएस दोहराएं, शारीरिक, संज्ञानात्मक और नींद में गड़बड़ी2,3,4जैसे स्थायी नकारात्मक परिणाम प्राप्त करसकतेहैं। इसके बाद, शोधकर्ता और चिकित्सक एमटीबीआई को समझने और संबोधित करने के लिए मूल्यांकन और उपचार विधियों की मांग कर रहे हैं।
आज तक, MTBI मूल्यांकन के लिए सबसे अच्छा अभ्यास स्वयं की रिपोर्ट लक्षण और न्यूरोकॉग्निटिव और मोटर समारोह5के उद्देश्य माप भी शामिल है । हालांकि, प्रतिस्पर्धी मंडल स्तर के एथलीटों की तरह कुछ व्यक्तियों, mTBI से संबंधित लक्षण 6 कम रिपोर्ट करने के लिए जानाजाताहै, लक्षण रिपोर्ट की उपयोगिता सीमित । उद्देश्य न्यूरोकॉग्निटिव और मोटर फ़ंक्शन उपायों की भी सीमाएं हैं, जिनमें खराब परीक्षण-पुनर्परीक्षण विश्वसनीयता, बेसलाइन परीक्षण पर निर्भरता, या उच्च प्रदर्शन करने वाले एथलीटों के लिए अपर्याप्त कठिनाई7,8,9शामिल हैं। हालांकि, दोहरे कार्य प्रतिमान – जो एक साथ मोटर और संज्ञानात्मक क्षमताओं का आकलन करते हैं – सूक्ष्म, अवशिष्ट हानि का पता लगा सकते हैं और उच्च प्रदर्शन करने वाले एथलीटों10, 11, 12,13,14के मूल्यांकन के लिए विशेष रूप से उपयोगी होसकतेहैं।
दोहरे कार्य प्रतिमान का उपयोग कर पिछले अनुसंधान अक्सर इस तरह के गति पर कब्जा प्रणाली14के रूप में बोझिल, महंगी प्रयोगशाला उपकरण, शामिल किया है, उच्च प्रदर्शन एथलीटों का मूल्यांकन करने के लिए । हालांकि ये प्रणालियां सूक्ष्म मोटर हानि को सटीक रूप से माप सकती हैं, लेकिन वे उच्च उपकरण लागत, सीमित पोर्टेबिलिटी और लंबे प्रशासन समय (यानी प्रति व्यक्ति 45 मिनट) के कारण रोजमर्रा के एमटीबीआई मूल्यांकन में उपयोग ≥ के लिए अव्यावहारिक हैं। इसके अलावा, पिछले कई दोहरे कार्य प्रतिमान अध्ययन पूरी तरह से निचले शरीर या निचले छोर कौशल, जैसे संतुलनया चाल11,12, 13,14पर केंद्रित थे। यकीनन, ऊपरी छोर समारोह और हाथ से आंख समन्वय भी कई खेलों में उच्च प्रदर्शन करने वाले एथलीटों के लिए महत्वपूर्ण है । इस प्रकार, हमने दोहरी टास्क स्क्रीन (डीटीएस) विकसित की है, जो एक संक्षिप्त उपाय है जिसे पोर्टेबल, कम लागत वाले उपकरणों के साथ और 10 मिनट में प्रशासित और रन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस मूल डीटीएस में कम चरम (एलई) और ऊपरी छोर (यूई) उपटास्क शामिल थे, जिसने एकल मोटर और दोहरी कार्य शर्तों15के तहत चाल गति (स्टॉपवॉच का उपयोग करके) और हाथ से आंख समन्वय का मूल्यांकन किया।
पहले व्यवहार्यता अध्ययन में 32 स्वस्थ, महिला किशोर प्रतिभागियों ने मूल डीटीएस पूरा किया। इस अध्ययन को स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था कि डीटीएस दोहरी कार्य मोटर लागत प्रकाश में लाना सकता है, के रूप में दोहरी कार्य बनाम एकल मोटर शर्तों के दौरान कम मोटर प्रदर्शन से संकेत मिलता है । हमने यह भी स्थापित करने की मांग की कि डीटीएस को प्रशासित किया जा सकता है और 10 मिनट से भी कम समय में रन बनाए जा सकते हैं । हमने पाया कि सभी प्रतिभागियों को कम से एक उपकार्य पर गरीब दोहरी कार्य मोटर प्रदर्शन किया था । इसके अतिरिक्त, हम डीटीएस को औसतन 5.63 मिनट में प्रशासित करने में सक्षम थे और 2-3 मिनट15में परीक्षण स्कोर करते थे।
हालांकि पहला व्यवहार्यता अध्ययन सफल रहा, लेकिन कुछ सीमाएं उजागर हुईं। सबसे विशेष रूप से, चाल गति को स्टॉपवॉच के साथ मापा गया था, जो प्राकृतिक मानवीय त्रुटि से ग्रस्त हैं। इसलिए, संशोधित डीटीएस में हमने प्रत्येक टखने पर बिल्ट-इन एक्सेलेरोमीटर(सामग्री की तालिका) केसाथ स्मार्ट उपकरणों का उपयोग किया। इसके अलावा पोर्टेबल, कम लागत वाले उपकरणों के उपयोग को बनाए रखा, जबकि अभी भी चाल गति, कदम की कुल संख्या, औसत कदम लंबाई, औसत कदम अवधि, और कदम अवधि परिवर्तनशीलता के परिष्कृत उपाय प्रदान करते हैं । मूल डीटीएस की एक और सीमा एकल संज्ञानात्मक स्थितियों की अनुपस्थिति थी, जिसने दोहरी कार्य संज्ञानात्मक लागतों के मूल्यांकन को रोका था। दोहरी कार्य संज्ञानात्मक लागत को दोहरे कार्य बनाम एकल संज्ञानात्मक स्थिति के दौरान खराब संज्ञानात्मक प्रदर्शन के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसके बाद, एलई और यूई सबटास्क दोनों के लिए, हमने एक संज्ञानात्मक स्थिति (प्रोटोकॉल में वर्णित) जोड़ा।
भविष्य के नैदानिक उपयोग के लिए एक उपाय विकसित करने के अलावा, टीम के दीर्घकालिक लक्ष्यों में से एक स्वस्थ एथलीटों में एकल और दोहरे कार्य प्रदर्शन के तंत्रिका आधार का मूल्यांकन करना और खेल-प्रेरित mTBI के साथ एथलीटों के लिए उन निष्कर्षों के विपरीत है । इस प्रकार, हमने डीटीएस का एक न्यूरोइमेजिंग-संगत संस्करण बनाया है। हम यह निर्धारित करना चाहते हैं कि डीटीएस को एक साथ कार्यात्मक निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफएनआईआर) माप के साथ उपयोग के लिए सफलतापूर्वक संशोधित किया जा सकता है, और हम विशेष रूप से गति कलाकृतियों के प्रभाव को कम करके सकल-मोटर आंदोलन को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किए गए मोबाइल एफएनआईआरएस डिवाइस का उपयोग कर रहे हैं। इसके अलावा, इस डिवाइस में हमारे ज्ञान के लिए, मोबाइल उपकरणों के लिए सिर कवरेज की सबसे बड़ी राशि है जो वर्तमान में अनुसंधान उद्देश्यों(सामग्री की तालिका) केलिए उपलब्ध हैं।
संक्षेप में, अध्ययन प्रोटोकॉल निम्नलिखित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है:
- संशोधित दोहरी टास्क स्क्रीन (डीटीएस) के लिए प्रशासन प्रोटोकॉल का वर्णन करें, जो एक ऐसा उपाय है जिसे हमने मूल डीटीएस15 की सीमाओं को संबोधित करने के लिए बदल दिया है और भविष्य के नैदानिक उपयोग के लिए एक उपाय है।
- न्यूरोइमेजिंग-संगत ड्यूल टास्क स्क्रीन (डीटीएस) के लिए अनुसंधान प्रोटोकॉल का वर्णन करें, जिसे हमने एकल और दोहरे कार्य प्रदर्शन के तंत्रिका आधार का मूल्यांकन करने के लिए डिज़ाइन किया है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पांडुलिपि में हमने नए संशोधित ड्यूल टास्क स्क्रीन (डीटीएस) के लिए प्रशासन प्रोटोकॉल बताया । ये संशोधन मूल डीटीएस15 में पहचानी गई सीमाओं को संबोधित करने के लिए पूरा किए गए थे और इसमें दोहरी का…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम सुश्री इसाबेल बूथ, एक कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय संमान छात्र जो एक्सेलेरोमेट्री डेटा विश्लेषण के साथ सहायता का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । हम लेखक जेएस को जारी किए गए NIH K12 HD055931 और K01 HD096047-02 से धन को भी स्वीकार करना चाहेंगे ।
Materials
| Hardware (in alphabetical order) | |||
| NIRx NIRSport2 Device: NSP2-CORE1616 | NIRx | Reference #: GC359 | "The NIRSport 2 is a user-friendly, modular, and robust wireless functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) platform which measures hemodynamic responses to neuroactivation via oxy-, deoxy-, and total hemoglobin changes in the cerebral cortex.The NIRSport 2 comes with a host of ready-to-implement upgrades and modules to meet the needs of a broad range of cognitive neuroscience applications." (Direct quote from nirx.net/nirsport) |
| NIRx NIRSCap (available in 5 difference sizes) | NIRx | N/A | "The NIRScap consists of a measuring cap and optode holders. The optode holders fit into the slits of the measuring cap." (Direct quote from NIRx's NIRScap Getting Started Guide) |
| NIRx Optode Sources (x 2) | NIRx | Reference #: GC359 | "8-source active source bundel for fiberless optical illumination with dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description) |
| NIRx Optode Detectors (x 2) | NIRx | Reference #: GC359 | "Bundle of 8x active sensores for fiberless optical detection; dual tip; 240 cm long." (Direct quote from NIRx Packing List Description) |
| NIRx Short Distance Detector Probes | NIRx | N/A | "The probes come in a bundle of eight detector clips that allows coupling of short-distance data from eight independent sources sites to one common detector channel on the instrument." (Direct quote from NIRx's Short Distance Detector Probes Getting Started Guide) |
| Software (in alphabetical order) | |||
| Aurora | NIRx | N/A | "NIRSport 2 Acquistion Software. Aurora fNIRS connects to your NIRSport 2 device via Wi-Fi or USB and can set-up a complete experimental configuration in only several clicks. Thanks to the automated signal optimization algorithm, Aurora fNIRS ensures optimal signal quality before a measurement is started. Raw data, HbO and Hb concentration changtes can be visualized in real-time in several display modes. In addition, high-end whole head visualizations are immediately available. Recorded data can be exported over the integrate Lab Streaming Layer (LSL) protocol, allowing for real-time processing in Brain-Computer Interface (BCI) and Neurofeedback paradigms." (Direct quote from nirx.net/software) |
| Matlab | Math Works | N/A | "MATLAB® combines a desktop environment tuned for iterative analysis and design processes with a programming language that expresses matrix and array mathematics directly. It includes the Live Editor for creating scripts that combine code, output, and formatted text in an executable notebook." (Direct quote from mathworks.com) |
| NIRS Toolbox | Developed by Huppert Brain Imaging Lab | N/A | "NIRS toolbox is a Matlab based analysis program." (Direct quote from huppertlab.net/nirs-toolbox-2/) |
| PsychoPy | Python | N/A | "PsychoPy is an open source software package written in the Python program,ming language primarily for us in neuroscience and experimntal psychology research." (Direct quote from psychopy.org) |
| Lower Tech/Cost Research Supplies* (in alphabetical order) | |||
| AmazonBasics 60-Inch Lightweight Tripod with Bag | Amazon | Item Model #: WT3540 | This lightweight tripod is perfect for most cameras up to 6.6 pounds. Setup is quick and easy. The included bag makes storage and transport a snap.The tripod’s legs can extend from 20” to 48”. Leg locks release smoothly and glide easily to your desired height. Crank up the center post for a tripod that is 60” tall. (Direct quote from Amazon.com) |
| iPod Touch x 2 | Apple | N/A | Smart device with built-in accelerometer. |
| Panasonic Full HD Video Camera Camcorder HC-V180K, 50X Optical Zoom, 1/5.8-Inch BSI Sensor, Touch Enabled 2.7-Inch LCD Display (Black) | Amazon | Item Model #: HC-V180K | Compact, lightweight and easy to use, the Panasonic Full HD Camcorder HC-V180K brings a fun, worry-free experience to high-resolution video capture. Featuring a 5-axis image stabilizer for maximum handheld stability, this 1080p camera’s super-long 50X optical zoom and up to 90X intelligent zoom quickly bring distant objects in focus. A convenient 28mm wide-angle lens allows you to fit more people and scenery into settings like weddings, reunions and vacations. An advanced BSI sensor assures low-light video image quality while Panasonic’s Level Shot function automatically detects and compensates for distracting camera tilting. For added fun, the camera includes creative filter effects like 8mm Movie, Silent Movie, Miniature Effect and Time Lapse Recording, all easily accessible on the 2.7-inch LCD touch screen. A two-channel zoom microphone works in tandem with the zoom to ensure crisp, clear audio up close or at any distance." (Direct quote from Amazon.com) |
| Post-it Notes, 3" x 3", Canary Yellow, Pack Of 18 Pads | Office Depot/Office Max | Item # 1230652 | "Post it® Notes stick securely and remove cleanly, featuring a unique adhesive designed for use on paper." |
| Scotch 232 Masking Tape, 1" x 60 Yd | Office Depot/Office Max | Item # 910588 | "High-performance paper masking tape produces sharp paint lines in medium-temperature paint bake operations. Scotch tape provides clean removal every time, even on traditionally difficult-to-remove surfaces." (Direct quote from officedepot.com) |
| Stanley Tools Leverlock Tape Measure, Standard, 25' x 1" Blade | Office Depot/Office Max | Item #389512 | "Tape rule features a power return with automatic bottom lock for easy operation. High-visibility case color makes it easy to find. Special Tru-Zero hook allows use of nail as pivot to draw circles and arcs. Tape rule offers a multiple riveted hook and polymer-coated blade for longer life, blade wear guard and comfortable rubber grip. Protected blade resists abrasion, oils, dirt and most solvents. Tape rule has Imperial ruling with consecutive feet on top and consecutive inches on bottom after the first foot. Its belt clip allows easy carrying." (Direct quote from officedepot.com) |
| Stopwatch | Office Depot/Office Max | Item # 357698 | "Offers split timing, precise to 1/100 of a second. Includes 6 functions — hour, minute, second, day, month and year." (Direct quote from officedepot.com) |
| Tourna Ballport Deluxe Tennis Ball Hopper with Wheels – Holds 80 Balls | Amazon | Item Model #: BPD-80W | "Balloon port 80 deluxe holds 80 balls and comes with wheels for easy Maneuverability. The handles are an extra long 33 inch for more convenient feed and pickup. Very lightweight yet durable makes this one of the most premium hoppers on the market. Loaded with patented features: legs lock in up and down position. Bars at the top slide closed so your the balls don't fall out during transport. Bars roll at the bottom so the ball slips in the hopper easily." (Direct quote from Amazon.com) |
| Tourna Pressureless Tennis Balls with Vinyl Tote (45 pack of balls) | Amazon | Item Model #: EPTB-45 | "45 Pressure less tennis balls in a vinyl tote bag. Bag has a zipper for secure closure. Balls are regulation size and durable. Suitable for practice or tennis ball machines. Balls are pressure less so they never go dead. Pressure-less means they never go dead, which makes them great for tennis practice, ball machines, filling up ball baskets and hoppers, or just making sure your pet has hours of fun chasing these balls. They fit Chuck-it style dog ball launchers and automatic ball launchers. Durable rubber and a premium felt ensures their use can be universal, whether your a budding tennis player or a pet owner." (Direct quote from Amazon.com) |
| Velcro | Velcro | N/A | Self-adhesive strips and wraps; used to secure smart devices. |
| Yoga Block 2 Pack – 2 High Density Light Weight Exercise Blocks 4 x 6 x 9 Inches Support All Poses – Lightweight Versatile Fitness and Balance Odor Free Bricks (Note: 6 blocks are needed for Dual Task Screen) | Amazon | N/A | "These blocks are made from recycled high density EVA foam and provide firm support in a wide range of different yoga poses. This will improve your posture and you can stay in challenging poses for longer." (Direct quote from Amazon.com) |
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Referenzen
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