Améliorations des compétences cognitives des personnes âgées grâce à l'entraînement à l'attention visuelle dynamique

Le but de cette étude est de montrer que le neurotraining au centre de la plage de travail du mouvement (PATH) qui améliore la sensibilité au contraste pour la discrimination de la direction (l'activité du flux dorsal améliore considérablement les compétences cognitives chez les personnes âgées plus que chez ceux qui s'entraînent pour améliorer l'orientation discrimination : activité du flux ventral (entraînement factice). L'entraînement cérébral sera administré pendant 20 minutes trois fois par semaine pendant 12 semaines : bras 1) neurotraining PATH et bras 2) entraînement fictif. Les chercheurs prédisent que les adultes plus âgés qui pratiquent le neurotraining PATH amélioreront leurs compétences visuelles et cognitives, améliorant l'attention, le multitâche, la vitesse de traitement, la fluidité de lecture et la mémoire de travail, bien plus que ceux qui suivent un entraînement factice. Cette prédiction sera évaluée en mesurant si les adultes plus âgés s'améliorent davantage aux tests standardisés de compétences cognitives après le neurotraining PATH que les adultes plus âgés qui s'entraînent à la discrimination d'orientation pour améliorer la vitesse de traitement et l'attention. L'imagerie cérébrale MEG sera utilisée pour montrer que l'entraînement PATH améliore les réseaux de contrôle dorsal, d'attention et exécutif, comme cela a été constaté précédemment, plus que ne le fait l'entraînement factice. Les chercheurs prédisent que ces améliorations se retrouveront à la fois chez les adultes en bonne santé et chez ceux atteints de MCI.

La faisabilité d'un entraînement cérébral rapide et efficace sera évaluée en utilisant des méthodes comportementales pour remédier au déclin cognitif lié à l'âge et pour traiter les troubles cognitifs et/ou les symptômes comportementaux associés au MCI, ainsi que pour ralentir et/ou inverser le cours de déclin cognitif ou de le prévenir complètement. PATH neurotraining fournit un produit informatisé pour remédier rapidement et efficacement aux difficultés visuelles et cognitives des personnes âgées. Le neurotraining innovant PATH améliore le centre de la plage de travail du mouvement, tandis que l'entraînement factice améliore le centre de la plage de travail de la discrimination de l'orientation. Les deux groupes d'entraînement cérébral seront équilibrés, en termes d'adultes âgés en bonne santé et de personnes atteintes de MCI. Un sujet sera considéré comme ayant un MCI si le score de l'indice de mémoire de travail WAIS est inférieur à 50 % et que le MOCA a un score de 19-25. Ces groupes seront également équilibrés en termes d'âge et de vitesse de lecture, une mesure sensible de la vitesse de traitement.

La moitié des adultes plus âgés suivront le neurotraining PATH pendant 12 semaines et l'autre moitié suivront une formation factice pendant 12 semaines. 12 semaines supplémentaires seront nécessaires pour former le personnel, recruter des sujets et effectuer les tests standardisés et l'imagerie MEG. Le choix des adultes qui feront chaque type d'entraînement cérébral sera randomisé, à déterminer par le statisticien de l'étude, le professeur John Shelley-Tremblay. Après des tests standardisés initiaux, 12 adultes suivant une formation PATH seront sélectionnés pour une imagerie cérébrale pré-post MEG.

Des mesures précises à l'aide de tests pré- et post-standardisés de compétences cognitives seront utilisées pour valider l'amélioration des performances visuelles et cognitives (attention, vitesse de traitement et mémoire) signalée précédemment chez les personnes âgées. Des tests standardisés et une imagerie MEG sur un sous-ensemble seront administrés par le personnel avant et après l'entraînement cognitif pour évaluer les améliorations des compétences cognitives après les interventions de traitement (neurotraining PATH) et de contrôle (entraînement factice).

L'évaluation des améliorations des compétences cognitives des personnes âgées sera regroupée par type de sujet : si l'adulte est en bonne santé ou a un MCI pour déterminer quelle intervention améliore le plus les compétences cognitives. Les chercheurs prédisent que le neurotraining PATH améliorera significativement (à p ≤ 0,05) la vitesse de lecture, la mémoire de travail et l'attention (flexibilité cognitive) chez les adultes plus âgés qu'après un entraînement fictif. Cela sera évalué à la fois : 1) en mesurant si les adultes plus âgés améliorent les tests standardisés énumérés ci-dessus après l'entraînement cérébral, et 2) en imagerie de la source cérébrale MEG pour valider que les réseaux de flux dorsal, d'attention et de contrôle exécutif s'améliorent de manière significative après le neurotraining PATH .

Cette étude prévoit d'étudier 40 personnes âgées âgées de 55 à 75 ans, 20 dans chaque groupe. Les personnes âgées seront recrutées en affichant des brochures et en obtenant des recommandations du Dr James Brewer et du Dr Michael Lobatz, qui travaillent tous les deux auprès des personnes âgées atteintes de la maladie d'Alzheimer.

Procédures de formation. Les exercices d'entraînement cérébral seront mis en œuvre de manière très fidèle, à l'aide d'un protocole écrit détaillé que tous les assistants de recherche (AR) sont formés à suivre méticuleusement, de nouveaux films de formation PATH et de nouvelles stratégies de motivation. Le personnel sera embauché à l'UCSD à la suite d'entretiens avec des étudiants de premier cycle en sciences cognitives qui ont répondu à une annonce sur Handshake, le portail UCSD annonçant des stages pour les étudiants de l'UCSD. L'embauche de RA pour ce projet et d'un RA principal (SRA) pour surveiller l'étude sera effectuée par le PI à l'UCSD. Onze RA seront embauchés pour administrer des tests standardisés et les deux types d'entraînement cérébral aux personnes âgées au Perception Dynamics Institute (PDI) ayant une clinique idéale pour collecter des données dans un environnement calme avec un accès facile pour les personnes âgées. De nouvelles vidéos de formation destinées aux personnes âgées seront développées par Leslie Peters à Desert Bay Productions à Encinitas.

Les RA s'assureront que chaque personne âgée est à la tâche, complétant le neurotraining PATH (pathtoreading.com) conçu pour activer les voies cérébrales dorsales et la formation Sham conçue pour activer les voies cérébrales ventrales, et progresse dans chaque programme en temps opportun en examinant leurs données. Le PI, ayant une vaste expérience dans la conduite d'études de validation contrôlées, sera chargé de former tout le personnel, de gérer les opérations quotidiennes qui nécessitent de superviser les tests standardisés et d'administrer les interventions.

Mesures pour évaluer l'efficacité de la formation pour améliorer les compétences visuelles et cognitives.

Mesure comportementale : des tests standardisés des compétences cognitives seront effectués au PDI par des étudiants en sciences cognitives de premier cycle de l'UCSD formés par le PI, comme cela a été fait précédemment. Tous les participants feront l'objet d'un examen de leurs antécédents médicaux et de leurs activités quotidiennes impactées à mesure qu'ils vieillissent à l'aide d'un questionnaire en 9 points décrit dans Sujets humains. Étant donné qu'il s'agit de tests chronométrés avec des éléments de test qui ne peuvent pas être mémorisés pour des tests futurs, les effets de la pratique sont minimisés. Les bilans cognitifs, qui prennent environ une heure à administrer, seront évalués avant et après la formation par des tests standardisés pour adultes afin de mesurer :

1. Attention en utilisant le test d'interférence couleur-mot Delis-Kaplan Executive Function System (D-KEFS) (10 minutes).
2. Vitesse de lecture à l'aide de la tâche de taux de lecture sur ordinateur (lecture de 6 mots de texte à l'écran) à partir d'une histoire intéressante à des vitesses croissantes pour mesurer 2 seuils de taux de lecture à l'aide d'une procédure en double escalier, après avoir été formé en regardant le film ReadingRate. (5 minutes).
3. Indice de vitesse de traitement (sous-tests de Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS)-4 Coding and Symbol Search) et indice de mémoire de travail (WAIS-4 Digit Span and Letter-Number Sequencing subtests), (10 minutes).
4. Mémoire de travail visuelle (VWM) utilisant le test de compétences en traitement de l'information, ayant deux tâches distractrices, une tâche de comptage et répétant une courte phrase, ayant des noms d'animaux à la fin du test (10 minutes).

Mesure de biomarqueur : L'imagerie MEG sera utilisée pour fournir un biomarqueur afin de montrer que seule l'amélioration de la fonction du flux dorsal améliore les compétences cognitives chez les personnes âgées. Pour établir la faisabilité du neurotraining PATH pour améliorer la fonction cognitive chez les personnes âgées, le professeur Ming-Xiong Huang enregistrera des images de magnitude de source MEG par voxel, de 12 adultes plus âgés afin de déterminer les zones corticales dont la fonction s'améliore après le neurotraining PATH et après un entraînement factice. . L'imagerie cérébrale MEG, utilisant la procédure Fast-VESTAL (Huang et al. 2016, 2017, 2018), a montré que cet entraînement à la discrimination des mouvements améliorait l'activité verrouillée dans le temps dans les réseaux de flux dorsal, d'attention et de contrôle exécutif. Des images MEG couvrant l'ensemble du cerveau, pour chaque bande de fréquence, suivant la procédure Fast-VESTAL, pour mesurer les signaux verrouillés dans le temps lors d'une tâche de mémoire de travail N-back seront utilisées pour évaluer les améliorations de la fonction cérébrale. La tâche N-back est l'un des paradigmes WM les plus fréquemment utilisés (Gevins et Cutillo, 1993) pour étudier la base neurale des processus WM. Deux examens MEG seront effectués pour chaque participant, un avant et un autre après la formation PATH ou fictive.

Tâche de mémoire de travail N-back. Les participants subiront des enregistrements MEG tout en effectuant une tâche WM N-back. La tâche implique la surveillance, la mise à jour et la manipulation en ligne des informations mémorisées. Au cours de la tâche, le participant doit surveiller une série de lettres (majuscules et minuscules) présentées pendant 500 ms au milieu de l'écran. Une croix de fixation est présentée pendant l'intervalle interstimulus de 3000 ms. Le participant est invité à répondre uniquement lorsqu'une lettre est présentée qui correspond (c'est-à-dire cible) celui présenté n essais précédemment, tout en ne répondant pas aux stimuli non appariés (non cibles). Deux conditions de charge seront utilisées (1-back et 2-back), qui imposent des exigences croissantes aux processus WM. Environ 50 essais par condition de charge seront collectés pour chaque participant. Les performances seront enregistrées à l'aide d'un pad de réponse compatible MEG, dans lequel l'index bloque et débloque un faisceau laser. Les sorties du pad de réponse, y compris les temps de réaction, seront enregistrées dans le fichier MEG. Le pourcentage de réponses correctes aux stimuli cibles et non cibles sera mesuré.

Différent de l'approche MEG conventionnelle dans laquelle les formes d'onde du capteur sont moyennées par rapport au début des stimuli, les matrices de covariance du capteur pour les essais individuels seront calculées. Ensuite, une matrice de covariance totale capteur-forme d'onde de la condition cible sera calculée en faisant la moyenne des matrices de covariance à partir d'essais individuels pour les stimuli cibles. Ensuite, les matrices de covariance entre les essais seront moyennées. En utilisant la matrice de covariance totale, des images d'amplitude de source MEG par voxel qui couvrent l'ensemble du cerveau seront obtenues pour chaque sujet et chaque bande de fréquence, en suivant la procédure Fast-VESTAL, voir la méthode dans (Huang et al., 2014) et l'annexe dans (Huang et al., 2016), mesurant les signaux verrouillés dans le temps lors d'une tâche N-back de mémoire de travail pour évaluer les améliorations de la fonction cérébrale. Une méthode objective de pré-blanchiment sera appliquée pour supprimer le bruit environnemental corrélé et sélectionner objectivement les modes propres dominants de la matrice de covariance de la forme d'onde du capteur (Huang et al., 2014).

Un autre objectif est d'étudier les corrélats neuronaux des dysfonctionnements cognitifs potentiels observés à l'aide de mesures comportementales chez les personnes âgées. Des analyses de corrélation par voxel seront également effectuées pour examiner l'association des images source N-back et des scores neuropsychologiques. Tous les sujets seront combinés ensemble pour les analyses de corrélation. Dans chaque bande de fréquence, les images sources MEG dans l'espace MNI-152 (après le lissage spatial et la transformation logarithmique) seront formées en trois ensembles de données 4D : les dimensions 1-3 représentent les coordonnées x, y et z, et la quatrième dimension représente tous les sujets. Au total, huit ensembles de données seront créés pour les conditions 1 et 2 retours et pour quatre bandes de fréquences. Ensuite, le long de la quatrième dimension, des analyses de corrélation de mesures répétées par voxel (Bakdash et Marusich, 2017) seront effectuées entre les images sources MEG et chacun des scores neuropsychologiques. Pour chaque bande de fréquence, les conditions 1- et 2-back seront traitées comme des mesures répétées dans de telles analyses. Dans cette étude, nous n'examinerons que les scores neuropsychologiques qui montrent des différences statistiques entre les groupes. Les analyses de corrélation de mesures répétées créent des cartes de corrélation de valeur r et une analyse par grappes qui sera utilisée pour contrôler les erreurs familiales à un niveau corrigé p<0,01 pour les cartes de valeur r, similaire à la procédure de correction pour la valeur F Plans.