Summary

العين تتبع مراقبة لتقييم الوظائف الإدراكية في المرضى الذين يعانون من التصلب الجانبي الضموري

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

التصلب الجانبي الضموري (ALS) هو اضطراب الاعصاب القاتل عادة ما يؤدي إلى الوفاة في غضون 3 إلى 5 سنوات. في سياق علم الأمراض، والمرضى الحالي مع الفقدان التدريجي من الجهاز التنفسي وعمل الصلبية وكذلك ضعف في قدرات الحركة 1. وتشترك في بعض المظاهر السريرية، المرضية، والجينية مع الخرف الجبهي الصدغي 2 كما تم توثيقه جيدا أن حوالي 30٪ من المرضى ALS يحمل العجز المعرفي 3. هذا العجز هي الأبرز في مجالات ظيفة تنفيذية، الطلاقة اللفظية ولغة (4) ولها تأثير على البقاء على قيد الحياة والامتثال 6 ومقدمي الرعاية عبء 7. وهكذا، وتقييم العصبية يمكن الاعتماد عليها أمر بالغ الأهمية في هذا المرض.

دفع ضعف في القدرات الحركية والكلام، ولكن، عاملا مقيدا لتقييم شامل للقدرات المعرفية في مراحل لاحقة من هذا المرض 8. لهاه، يبدو أن النهج المحرك للعين أساس أن تكون واعدة جدا، حيث لا تزال الأساسية مراقبة حركة العين سليمة لفترة طويلة نسبيا أثناء المرض بالنسبة لغالبية المرضى 9. وقد استخدمت المعلمات تتبع العين نفسها للحصول على معلومات عن الحالة المعرفية من المرضى الذين يعانون من المرض 10 وأيضا ربط مع نمط انتشار متتابعة من المرض 11. كما تم دراسة حركة العين كوسيلة للسيطرة على الاختبارات المعرفية في سياق المرض في الأعمال السابقة. وقد أظهرت إحدى الدراسات بنجاح قابليته للاستخدام في الاصحاء تستخدم نسخة أساس المحرك للعين للاختبار 12، في حين أن أخرى وجدت أنها مناسبة للتمييز بين الأصحاء والمرضى ALS على أساس الأداء المعرفي والتمييز بين معرفيا أكثر وأقل ضعف المرضى صنع تريل 13.

البحث الموصوفة هنا يستخدم منهجية المحرك للعين استنادا إلى دراسة إدراكيا في ALS المرضى، وتحديدا في مجال الأداء التنفيذي. تم تكييف اختبارين العصبية التحقق جيدا وتستخدم عادة لمراقبة حركة العين: الملونة المصفوفات الغراب التقدمية (CPM) (14) وD2 اختبار 15. الاجتماع التحضيري للمؤتمر هو أداة غير اللفظي المستخدمة لقياس القدرات التنفيذية وإبصاري فراغي وكذلك المخابرات السوائل. وD2-الاختبار هو أيضا أداة غير اللفظية المستخدمة للكشف عن الخلل التنفيذية في مجالات اهتمام انتقائي ومستمر وسرعة المعالجة البصرية. وتستخدم على نطاق واسع على حد سواء الأدوات الطبية التي استخدمت بنجاح في دراسات سابقة تقييم التدهور المعرفي المحتملة أثناء المرض 16 وحالة العصبية للمرضى ALS مقارنة مع الاصحاء 17.

وكان الهدف من هذا العمل لإظهار متطلبات التقييم الناجح العجز المعرفي في ALS مستقلة عن الحركة والكلام الإعاقة باستخدام يختلطiable، الإصدار العين تتبع مقرها الاجتماع التحضيري للمؤتمر وD2 اختبار. الأهم من ذلك أن الأسلوب هو موضح هنا لديه القدرة على أن توسع لدراسة السكان الآخرين من المرضى الذين يعانون من الإعاقات الحركية الشديدة.

Protocol

وتمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات من جامعة أولم (بيان رقم 19/12) ووصف بروتوكول بالتالي يتبع المبادئ التوجيهية الخاصة بهم. جميع المشاركين أعطى موافقة خطية مستنيرة. 1. المحفزات والبيئة اختبار <li…

Representative Results

لغرض البحوث المقدمة هنا، أي تطوير المحرك للعين يمكن الاعتماد عليها على أساس تقييم العصبية للمرضى ALS، في منزل وضعت مخازن البرمجيات الخيارات هذا الموضوع في الاجتماع التحضيري للمؤتمر في ملف منفصل، مما يسمح لحساب اليدوي لنسبة صحيحة الأجوبة. لD2 ال?…

Discussion

إنها مهمة صعبة لتقييم بنجاح الحالة المعرفية من المرضى الذين يعانون من المرض غير القادرين على التحدث والكتابة. استخدام نظم videooculography يوفر نهجا واعدا. تقنية قدمت بموجبه موثوق بها في الكشف عن العجز المعرفي، والتي تلعب دورا محوريا في سياق عبء مقدمي الرعاية ومرض إدارة 2…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

فإن الكتاب أود أن أشكر رالف KUHNE حصول على الدعم الفني. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل جمعية الألمانية للبحوث (DFG) وBundesministerium FÜR بيلدنج اوند Forschung (BMBF # 01GM1103A). هذا هو مشروع الاتحاد الأوروبي المشترك برنامج-الاعصاب بحوث أمراض (JPND). يتم دعم المشروع من خلال المنظمات التالية تحت رعاية JPND- على سبيل المثال، ألمانيا، Bundesministerium FÜR بيلدنج اوند Forschung (BMBF، FKZ)، السويد، Vetenskaprådet السويد، بولندا، Narodowe سنتروم بادان ط ROZWOJU (NCBR).

Materials

EyeSeeCam EyeSeeTec GmbH; 82256 Fürstenfeldbruck, Germany Videooculography device

References

  1. Kiernan, M. C., et al. Amyotrophic lateral sclerosis. Lancet. 377 (9769), 942-955 (2011).
  2. Neumann, M., et al. Ubiquitinated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis. Science. 314 (5796), 130-133 (2006).
  3. Beeldman, E., Raaphorst, J., Klein Twennaar, ., de Visser, M., Schmand, B. A., de Haan, R. J. The cognitive profile of ALS: a systematic review and meta-analysis update. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. , (2015).
  4. Phukan, J., et al. The syndrome of cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: a population-based study. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 83 (1), 102-108 (2012).
  5. Elamin, M., et al. Executive dysfunction is a negative prognostic indicator in patients with ALS without dementia. Neurology. 76 (14), 1263-1269 (2011).
  6. Martin, N. A., et al. Psychological as well as illness factors influence acceptance of non-invasive ventilation (NIV) and gastrostomy in amyotrophic lateral sclerosis (ALS): a prospective population study. Amyotroph. Lateral. Scler. Frontotemporal. Degener. 15 (5-6), 376-387 (2014).
  7. Chiò, A., et al. Neurobehavioral symptoms in ALS are negatively related to caregivers’ burden and quality of life. Eur. J. Neurol. 17 (10), 1298-1303 (2010).
  8. Lakerveld, J., Kotchoubey, B., Kübler, A. Cognitive function in patients with late stage amyotrophic lateral sclerosis. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 79 (1), 25-29 (2008).
  9. Sharma, R., Hicks, S., Berna, C. M., Kennard, C., Talbot, K., Turner, M. R. Oculomotor dysfunction in amyotrophic lateral sclerosis: a comprehensive review. Arch. Neurol. 68 (7), 857-861 (2011).
  10. Witiuk, K., Fernandez-Ruiz, J., McKee, R. Cognitive Deterioration and Functional Compensation in ALS Measured with fMRI Using an Inhibitory Task. J. Neurosci. 34 (43), 14260-14271 (2014).
  11. Gorges, M., et al. Eye Movement Deficits Are Consistent with a Staging Model of pTDP-43 Pathology in Amyotrophic Lateral Sclerosis. PLoS One. 10 (11), 0142546 (2015).
  12. Hicks, S. L., et al. An eye-tracking version of the trail-making test. PLoS One. 8 (12), 84061 (2013).
  13. Keller, J., et al. Eye-tracking controlled cognitive function tests in patients with amyotrophic lateral sclerosis: a controlled proof-of-principle study. J. Neurol. 262 (8), 1918-1926 (2015).
  14. Raven, J. C., Court, J. H., Raven, J. . Manual for Raven’s progressive matrices and vocabulary scales. Section 2, the coloured progressive matrices. , (1998).
  15. Brickenkamp, R. . Aufmerksamkeits-Belastungs-Test (Test d2), 8th edn. , (1994).
  16. Elamin, M., et al. Cognitive changes predict functional decline in ALS. Neurology. 80 (17), 1590-1597 (2013).
  17. Ludolph, A. C., et al. Frontal lobe function in amyotrophic lateral sclerosis: a neuropsychologic and positron emission tomography study. Acta. Neurol. Scand. 85 (2), 81-89 (1992).
  18. Schneider, E., et al. Eye-SeeCam: an eye movement-driven head camera for the examination of natural visual exploration. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1164, 461-467 (2009).
  19. Lulé, D., et al. The Edinburgh Cognitive and Behavioural Amyotrophic Lateral Sclerosis Screen: a cross-sectional comparison of established screening tools in a German-Swiss population. Amyotroph. Lateral. Scler. Frontotemporal. Degener. 16 (1-2), 16-23 (2015).
  20. Olney, R. K., et al. The effects of executive and behavioral dysfunction in the course of ALS. Neurology. 65 (11), 1774-1777 (2005).
  21. Donaghy, C., Thurtell, M. J., Pioro, E. P., Gibson, J. M., Leigh, R. J. Eye movements in amyotrophic lateral sclerosis and its mimics: a review with illustrative cases. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 82 (1), 110-116 (2011).
  22. Mizutani, T., et al. Development of ophthalmoplegia in amyotrophic lateral sclerosis during long-term use of respirators. J. Neurol. Sci. 99 (2-3), 311-319 (1990).
  23. Khin Khin, E., Minor, D., Holloway, A., Pelleg, A. Decisional Capacity in Amyotrophic Lateral Sclerosis. J. Am. Acad. Psychiatry Law. 43 (2), 210-217 (2015).
  24. Kübler, A., et al. Patients with ALS can use sensorimotor rhythms to operate a brain-computer interface. Neurology. 64 (10), 1775-1777 (2005).
  25. Connolly, S., Galvin, M., Hardiman, O. End-of-life management in patients with amyotrophic lateral sclerosis. Lancet Neurol. 14 (4), 435-442 (2015).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video