Summary

Eye-Tracking de control para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica

Published: October 13, 2016
doi:

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

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo fatal por lo general conduce a la muerte a menos de 3 a 5 años. En el curso de la patología, los pacientes presentan pérdida progresiva de las vías respiratorias y funcionamiento bulbar, así como deficiencias en la capacidad de movimiento 1. Se comparte algunas de las características clínicas, patológicas y genéticas con demencia frontotemporal 2 y está bien documentado que alrededor del 30% de los pacientes de ELA muestran déficits cognitivos 3. Estos déficits son más prominentes en los dominios de la función ejecutiva, fluidez verbal y el lenguaje 4 y tener una influencia en la supervivencia a 5, 6 y cumplimiento cuidador carga 7. Por lo tanto, la evaluación neuropsicológica fiable es crucial en esta enfermedad.

Avanzando impedimentos en el habla y las habilidades motoras son, sin embargo, un factor limitante para la evaluación completa de las capacidades cognitivas en etapas posteriores de la enfermedad 8. Sue, los enfoques basados oculomotores parece ser muy prometedor, ya que el control básico del movimiento del ojo permanece intacto durante mucho tiempo comparativamente durante el curso de ALS para la mayoría de los pacientes 9. Sí mismo parámetros de seguimiento ocular se han utilizado para obtener información sobre el estado cognitivo de los pacientes con ALS 10 y también se correlacionan con el patrón de difusión secuencial de ALS 11. Movimiento de los ojos como un medio para controlar las pruebas cognitivas en el contexto de la ELA también se ha estudiado en trabajos anteriores. Un estudio ha demostrado con éxito su facilidad de uso en los controles sanos utilizando una versión basada oculomotor del Trail-Making Test 12, mientras que otro encontró que es adecuado para distinguir entre controles sanos y pacientes con ELA basado en el rendimiento cognitivo y de discriminar entre pacientes cognitivamente más y menos deteriorados 13.

La investigación descrita aquí utiliza una metodología basada en el motor ocular común para estudiar los deterioros cognitivos en ALS pacientes, específicamente en el dominio de la función ejecutiva. Dos pruebas neuropsicológicas bien validados y comúnmente utilizados se adaptaron al control del movimiento ocular: matrices de Raven colores progresivos (CPM) 14 y la prueba D2-15. El CPM es un instrumento no verbal utilizado para medir las habilidades visuoespaciales y ejecutivas, así como la inteligencia fluida. El D2-prueba es también una herramienta no verbal utilizado para descubrir la disfunción ejecutiva en el área de la atención selectiva y sostenida y velocidad de procesamiento visual. Ambos se usan ampliamente herramientas clínicas que se han empleado con éxito en los estudios anteriores evaluar el potencial deterioro cognitivo durante el curso de la enfermedad 16 y el estado neuropsicológico de pacientes con ELA en comparación con los controles sanos 17.

El objetivo de este trabajo es mostrar los requisitos para la evaluación satisfactoria de los déficits cognitivos en la ELA independiente del movimiento y el habla discapacidad utilizando un reliable versión, basada en el seguimiento ocular de la CPM y la prueba D2. Es importante destacar que el método descrito aquí tiene el potencial de ser ampliado para estudiar otras poblaciones de pacientes con deficiencias motoras severas.

Protocol

El estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad de Ulm (Declaración Nº 19/12) y el protocolo descrito por lo tanto, sigue sus directrices. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito. 1. Los estímulos y el entorno de pruebas Para mantener al mínimo las distracciones realizar la investigación en un lugar oscuro o en una habitación con luz tenue y tranquilo. Utilice un dispositivo de seguimiento ocular adecuada. NO…

Representative Results

Para el propósito de la investigación que aquí se presenta, es decir, el desarrollo de un motor ocular común fiable de evaluación neuropsicológica de pacientes con ELA, de desarrollo propio software almacena las opciones del sujeto de la CPM en un archivo separado, lo que permite el cálculo manual de la porcentaje de correcta basada respuestas. Para el D2-test, un registro de los movimientos oculares verticales se analiza de forma manual utilizando un umbral de + 5 ° par…

Discussion

Es una tarea difícil de evaluar correctamente el estado cognitivo de los pacientes con ELA que no son capaces de hablar y escribir. El uso de sistemas videooculography proporciona un enfoque prometedor. La técnica aquí presentada es fiable en la detección de déficits cognitivos, que desempeñan un papel fundamental en el contexto de la carga para el cuidador y la enfermedad de gestión 20 en pacientes con ELA. Además, las versiones oculomotores de la CMF y la prueba D2 se correlacionan significativament…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores desean agradecer a Ralf Kühne para soporte técnico. Este trabajo fue financiado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) y el für Bildung und Bundesministerium Forschung (BMBF # 01GM1103A). Este es un proyecto de Programa Conjunto de Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas-UE (JPND). El proyecto es apoyado a través de las siguientes organizaciones bajo los auspicios de JPND- ej., Alemania, für Bildung und Bundesministerium Forschung (BMBF, FKZ), Suecia, Sverige Vetenskaprådet, Polonia, Narodowe Centrum Badan i Rozwoju (NCBR).

Materials

EyeSeeCam EyeSeeTec GmbH; 82256 Fürstenfeldbruck, Germany Videooculography device

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Citar este artículo
Keller, J., Gorges, M., Aho-Özhan, H. E. A., Uttner, I., Schneider, E., Kassubek, J., Pinkhardt, E. H., Ludolph, A. C., Lulé, D. Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis. J. Vis. Exp. (116), e54634, doi:10.3791/54634 (2016).

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