Ikääntyneiden aikuisten kognitiivisten taitojen parantaminen dynaamisen visuaalisen huomion harjoittamisen avulla

Tämän tutkimuksen tavoitteena on osoittaa, että neurotraining liikkeen työskentelyalueen keskustassa (PATH), joka parantaa kontrastiherkkyyttä suunnan erottelulle (dorsaalinen virtaustoiminta parantaa merkittävästi vanhempien aikuisten kognitiivisia taitoja enemmän kuin niillä, jotka harjoittelevat suuntautumisen parantamiseksi syrjintä: vatsavirtaustoiminta (huijausharjoittelu). Aivoharjoittelua annetaan 20 minuuttia kolme kertaa viikossa 12 viikon ajan: Käsi 1) PATH-neurotraining ja Arm 2) Valeharjoittelu. Tutkijat ennustavat, että iäkkäät aikuiset, jotka tekevät PATH-neurokoulutusta, parantavat visuaalisia ja kognitiivisia taitojaan, parantaen keskittymiskykyään, moniajoa, käsittelynopeutta, lukutaitoa ja työmuistia, huomattavasti enemmän kuin valetreeniä tekevät. Tämä ennuste arvioidaan mittaamalla, paranevatko vanhemmat aikuiset standardoiduissa kognitiivisten taitojen testeissä PATH-neurokoulutuksen jälkeen enemmän kuin vanhemmat aikuiset, jotka suorittavat suuntautumissyrjintäkoulutusta parantaakseen käsittelynopeutta ja huomiokykyä. MEG-aivojen kuvantamista käytetään osoittamaan, että PATH-harjoittelu parantaa selkä-, huomio- ja toimeenpanon ohjausverkostoa, kuten aiemmin havaittiin, enemmän kuin valeharjoittelu. Tutkijat ennustavat, että nämä parannukset havaitaan sekä terveillä aikuisilla että niillä, joilla on MCI.

Nopean ja tehokkaan aivoharjoittelun toteutettavuutta arvioidaan käyttämällä käyttäytymismenetelmiä ikääntymiseen liittyvän kognitiivisen heikkenemisen korjaamiseksi ja MCI:hen liittyvien kognitiivisten häiriöiden ja/tai käyttäytymisoireiden hoitamiseksi sekä aivohalvauksen hidastamiseksi ja/tai kääntämiseksi. kognitiivisen heikkenemisen tai sen estämiseksi kokonaan. PATH-neurotraining tarjoaa tietokonepohjaisen tuotteen, joka ratkaisee ikääntyneiden visuaalisia ja kognitiivisia ongelmia nopeasti ja tehokkaasti. Innovatiivinen PATH-neurotraining parantaa liikkeen työskentelyalueen keskustaa, kun taas valeharjoittelu parantaa suuntautumisen syrjinnän työalueen keskustaa. Kaksi aivoharjoitteluryhmää ovat tasapainossa terveiden iäkkäiden aikuisten ja MCI-potilaiden suhteen. Koehenkilöllä katsotaan olevan MCI, jos WAIS-työmuistiindeksin pistemäärä on alle 50 prosenttia ja MOCA:n pistemäärä on 19-25. Nämä ryhmät ovat myös tasapainossa iän ja lukunopeuden suhteen, mikä on herkkä käsittelynopeuden mitta.

Puolet vanhemmista aikuisista suorittaa PATH-neurokoulutuksen 12 viikon ajan ja puolet valekoulutuksen 12 viikon ajan. Henkilökunnan kouluttamiseen, koehenkilöiden rekrytointiin ja standardoitujen testien ja MEG-kuvantamisen suorittamiseen tarvitaan 12 lisäviikkoa. Valinta siitä, ketkä aikuiset tekevät kussakin aivoharjoittelussa, satunnaistetaan, ja sen päättää tutkimustilastomies prof. John Shelley-Tremblay. Alkuperäisen standardoidun testauksen jälkeen 12 PATH-koulutusta suorittavaa aikuista valitaan aivojen MEG-kuvaukseen.

Tarkkoja mittauksia käyttäen pre- ja jälkistandardoituja kognitiivisten taitojen testejä käytetään validoimaan parantunut visuaalinen ja kognitiivinen (tarkkailu, käsittelynopeus ja muisti) suorituskyky, joka on raportoitu aiemmin vanhemmilla aikuisilla. Henkilökunta suorittaa standardoituja testejä ja MEG-kuvausta osajoukolle ennen kognitiivista koulutusta ja sen jälkeen arvioidakseen kognitiivisten taitojen paranemista hoidon (PATH-neurokoulutus) ja kontrollin (huijauskoulutus) jälkeen.

Ikääntyneiden aikuisten kognitiivisten taitojen parantumisen arviointi ryhmitellään aihetyypin mukaan: onko aikuinen terve vai onko hänellä MCI, jotta voidaan määrittää, mikä interventio parantaa kognitiivisia taitoja eniten. Tutkijat ennustavat, että PATH-neurotraining parantaa merkittävästi (p ≤ 0,05) lukunopeutta, työmuistia ja huomiokykyä (kognitiivinen joustavuus) vanhemmilla aikuisilla enemmän kuin huijausharjoittelun jälkeen. Tämä arvioidaan sekä: 1) mittaamalla, paranevatko ikääntyneet aikuiset yllä luetelluissa standardoiduissa testeissä aivoharjoittelun jälkeen, että 2) MEG-aivolähteen kuvantamisella sen vahvistamiseksi, että selän virtaus-, huomio- ja toimeenpanon ohjausverkostot parantuvat merkittävästi PATH-hermoharjoittelun jälkeen. .

Tässä tutkimuksessa on tarkoitus tutkia 40 ikääntynyttä 55–75-vuotiasta, 20 kussakin ryhmässä. Vanhemmat aikuiset rekrytoidaan lähettämällä esitteitä ja saamalla lähetteitä tohtori James Breweriltä ja tohtori Michael Lobatzilta, jotka molemmat työskentelevät Alzheimerin tautia sairastavien vanhempien aikuisten parissa.

Koulutusmenettelyt. Aivoharjoittelut toteutetaan tarkasti, käyttämällä yksityiskohtaista kirjallista protokollaa, jota kaikki tutkimusavustajat (RA:t) koulutetaan noudattamaan huolellisesti, uusia PATH-harjoituselokuvia ja uusia motivaatiostrategioita. Henkilökuntaa palkataan UCSD:hen sen jälkeen, kun haastateltiin kognitiivisten tieteiden opiskelijoita, jotka vastasivat Handshake, UCSD-portaalin ilmoitukseen, joka mainostaa UCSD:n opiskelijoiden harjoittelupaikkoja. UCSD:n pääjohtaja palkkaa RA:t tähän projektiin ja Senior RA (SRA) tutkimuksen seurantaa varten. Yksitoista RA:ta palkataan suorittamaan standardoituja testejä ja molempia aivoharjoituksia iäkkäille aikuisille Perception Dynamics Institute (PDI) -instituuttiin, jonka klinikka on ihanteellinen tietojen keräämiseen hiljaisessa ympäristössä, johon vanhemmat aikuiset pääsevät helposti. Leslie Peters kehittää Desert Bay Productionsissa Encinitasissa uusia vanhemmille aikuisille suunnattuja koulutusvideoita.

RA:t varmistavat, että jokainen vanhempi aikuinen on tehtävässä ja suorittaa PATH-neurokoulutuksen (pathtoreading.com) Suunniteltu aktivoimaan selkäaivoreittejä ja Sham-harjoittelu, joka on suunniteltu aktivoimaan vatsan aivoreittejä, ja se etenee kunkin ohjelman läpi oikea-aikaisesti tutkimalla niiden tietoja. PI, jolla on laaja kokemus kontrolloiduista validointitutkimuksista, vastaa koko henkilöstön kouluttamisesta, päivittäisten toimintojen suorittamisesta, mikä edellyttää standardoitujen testausten valvontaa ja interventioiden hallinnointia.

Toimenpiteet visuaalisia ja kognitiivisia taitoja parantavan koulutuksen tehokkuuden arvioimiseksi.

Käyttäytymismittaus: PDI:ssä suorittaa kognitiivisten taitojen standardoitu testaus PI:n kouluttamien UCSD:n kognitiivisten tieteiden perustutkinto-opiskelijoiden toimesta, kuten aiemminkin. Kaikki osallistujat käyvät läpi sairaushistoriansa ja päivittäiset toimintansa, joihin heidän ikääntymisensä vaikuttaa, käyttämällä 9-kohdan kyselylomaketta, joka on kuvattu kohdassa Ihmisaiheet. Koska nämä ovat ajoitettuja testejä, joissa testikohteita ei voida muistaa tulevaa testausta varten, käytännön vaikutukset ovat minimoituja. Kognitiiviset arvioinnit, joiden suorittaminen kestää noin tunnin, arvioidaan ennen harjoittelua ja sen jälkeen standardoiduilla testeillä, jotka aikuiset voivat mitata:

1. Huomio käyttämällä Delis-Kaplan Executive Function System (D-KEFS) väri-sana-interferenssitestiä (10 minuuttia).
2. Lukunopeus tietokonepohjaisella lukunopeustehtävällä (6 sanan tekstin lukeminen näytöllä) mielenkiintoisesta tarinasta kasvavilla nopeuksilla kahden lukunopeuden kynnyksen mittaamiseksi kaksiportaisella menetelmällä sen jälkeen, kun olet opetellut katsomalla ReadingRate-elokuvaa. (5 minuuttia).
3. Prosessointinopeusindeksi (Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS)-4 koodaus- ja symbolihakuosatestit) ja työmuistiindeksi (WAIS-4 numeroväli- ja kirjain-numerojärjestysalitestit), (10 minuuttia).
4. Visual Working Memory (VWM), jossa käytetään tietojenkäsittelytaitojen testiä, jossa on kaksi distractor-tehtävää, laskentatehtävä ja lyhyen lauseen toistaminen, eläinten nimet kokeen lopussa (10 minuuttia).

Biomarkkerin mittaus: MEG-kuvausta käytetään biomarkkerin tarjoamiseen osoittamaan, että vain selkävirran toiminnan parantaminen parantaa vanhempien aikuisten kognitiivisia taitoja. Selvittääkseen PATH-hermoharjoittelun toteutettavuuden parantamaan ikääntyneiden aikuisten kognitiivista toimintaa, professori Ming-Xiong Huang tallentaa vokselikohtaisia ​​MEG-lähteen suuruuskuvia 12 vanhemmalta aikuiselta määrittääkseen aivokuoren alueiden, joiden toiminta paranee PATH-neurokoulutuksen ja huijausharjoittelun jälkeen. . MEG-aivojen kuvantaminen käyttäen Fast-VESTAL-menettelyä (Huang et al. 2016, 2017, 2018) osoitti, että tämä liikkeen erotteluharjoittelu paransi aikalukittua aktiivisuutta selkävirrassa, huomio- ja johtajien ohjausverkostoissa. MEG-kuvia, jotka kattavat koko aivot, kullekin taajuusalueelle Fast-VESTAL-menettelyä noudattaen aikalukittujen signaalien mittaamiseksi työmuistin N-back -tehtävän aikana, käytetään aivojen toiminnan parantumisen arvioimiseen. N-back-tehtävä on yksi yleisimmin käytetyistä WM-paradigmoista (Gevins ja Cutillo, 1993) tutkimaan WM-prosessien hermopohjaa. Jokaiselle osallistujalle suoritetaan kaksi MEG-tenttiä, yksi ennen PATH- tai valekoulutusta ja toinen sen jälkeen.

N-back työmuistitehtävä. Osallistujille tehdään MEG-tallenteita suorittaessaan N-back WM -tehtävää. Tehtävä sisältää muistettujen tietojen online-seurannan, päivittämisen ja manipuloinnin. Tehtävän aikana osallistuja on velvollinen seuraamaan 500 ms:n ajan ruudun keskellä esitettyä kirjainsarjaa (sekä isoja että pieniä kirjaimia). Kiinnitysristi esitetään 3000 ms:n ärsykevälin aikana. Osallistujaa kehotetaan vastaamaan vain, kun hänelle esitetään kirje, joka vastaa (esim. kohde) se, joka esitti n koetta aiemmin, mutta ei reagoinut vertaansa vailla oleviin ärsykkeisiin (ei-kohde). Käytössä on kaksi kuormitustilaa (1-back ja 2-back), jotka asettavat kasvavia vaatimuksia WM-prosesseille. Kutakin osallistujaa kohden kerätään noin 50 koetta kuormitustilaa kohti. Suoritus tallennetaan MEG-yhteensopivalla vastaustyynyllä, jossa etusormi estää ja poistaa lasersäteen. Vastausalustan lähdöt, mukaan lukien reaktioajat, tallennetaan MEG-tiedostoon. Oikeiden vasteiden prosenttiosuus kohde- ja ei-kohdeärsykkeisiin mitataan.

Poiketen tavanomaisesta MEG-lähestymistavasta, jossa anturin aaltomuodot lasketaan keskiarvoon suhteessa ärsykkeiden alkamiseen, yksittäisten kokeiden anturin kovarianssimatriisit lasketaan. Sitten lasketaan kohdeolosuhteiden anturi-aaltomuodon kovarianssin kokonaismatriisi laskemalla keskiarvo kovarianssimatriiseista yksittäisistä kohdeärsykkeiden kokeista. Sitten kovarianssimatriiseista kokeiden välillä lasketaan keskiarvo. Kokonaiskovarianssimatriisia käyttämällä saadaan kullekin kohteelle vokselikohtaiset MEG-lähteen magnitudikuvat, jotka kattavat koko aivot, ja jokaisesta taajuuskaistasta Fast-VESTAL-menettelyä noudattaen, katso Method julkaisussa (Huang et al., 2014) ja liitteessä vuonna (Huang et al., 2016), mittaamalla aikalukittuja signaaleja työmuistin N-back -tehtävän aikana aivotoiminnan parantumisen arvioimiseksi. Objektiivista esivalkaisumenetelmää käytetään poistamaan korreloitua ympäristömelua ja valitsemaan objektiivisesti anturi-aaltomuodon kovarianssimatriisin hallitsevat ominaismuodot (Huang et al., 2014).

Toinen tavoite on tutkia mahdollisten kognitiivisten toimintahäiriöiden hermosolujen korrelaatteja, jotka havaitaan käyttäytymismittauksilla vanhemmilla aikuisilla. Voxelikohtaisia ​​korrelaatioanalyysejä tehdään myös N-takaisin lähteen kuvien ja neuropsykologisten tulosten välisen yhteyden tutkimiseksi. Kaikki aiheet yhdistetään korrelaatioanalyysejä varten. Jokaisella taajuuskaistalla MNI-152-avaruuden MEG-lähdekuvat (tilallisen tasoituksen ja logaritmimuunnoksen jälkeen) muodostetaan kolmeksi 4D-tietojoukoksi: Mitat 1-3 edustavat x-, y- ja z-koordinaatteja, ja neljäs ulottuvuus edustaa kaikkia aiheita. Yhteensä kahdeksan tietojoukkoa luodaan 1- ja 2-back-olosuhteille ja neljälle taajuuskaistalle. Seuraavaksi neljännen ulottuvuuden varrella suoritetaan vokselikohtaiset toistuvamittaiset korrelaatioanalyysit (Bakdash ja Marusich, 2017) MEG-lähdekuvien ja kunkin neuropsykologisen tuloksen välillä. Jokaisen taajuuskaistan osalta 1- ja 2-back-olosuhteet käsitellään toistuvina mittauksina tällaisissa analyyseissä. Tässä tutkimuksessa tarkastelemme vain neuropsykologisia pisteitä, jotka osoittavat tilastollisia ryhmäeroja. Toistetut mittakorrelaatioanalyysit luovat r-arvon korrelaatiokartat ja klusterianalyysit, joita käytetään perhekohtaisten virheiden hallitsemiseen r-arvokarttojen korjatulla p<0,01-tasolla, samalla tavalla kuin F-arvon korjausmenettely. kartat.