Idősebb felnőttek kognitív készségeinek fejlesztése a dinamikus vizuális figyelem tréning segítségével

Ennek a tanulmánynak az a célja, hogy bemutassa, a mozgási munkatartomány (PATH) közepén végzett neurotréning, amely javítja az iránydiszkrimináció kontrasztérzékenységét (a dorzális áramlási aktivitás jelentősen javítja az idősebb felnőttek kognitív készségeit, mint azoknál, akik a tájékozódás javítása érdekében edzenek). diszkrimináció: ventrális stream tevékenység (áltréning). Az agytréninget hetente háromszor 20 percig adják 12 héten keresztül: 1. kar) PATH neurotréning és 2. kar) Áltréning. A kutatók azt jósolják, hogy az idősebb felnőttek, akik PATH neurotréninget végeznek, lényegesen jobban javítják vizuális és kognitív képességeiket, javítják a figyelmet, a többfeladatos munkavégzést, a feldolgozási sebességet, az olvasás folyékonyságát és a munkamemóriát, sokkal jobban, mint azok, akik színlelt tréninget végeznek. Ezt az előrejelzést annak mérésével értékelik, hogy az idősebb felnőttek jobban javulnak-e a PATH neurotréninget követő kognitív készségek standardizált tesztjein, mint azok az idősebb felnőttek, akik orientációs diszkriminációs tréninget végeznek a feldolgozási sebesség és a figyelem javítása érdekében. A MEG agyi képalkotást annak kimutatására fogják használni, hogy a PATH edzés jobban javítja a dorzális, a figyelem és a végrehajtó irányítási hálózatokat, amint azt korábban megállapítottuk, mint az áltréning. A kutatók azt jósolják, hogy ezek a javulások mind az egészséges felnőtteknél, mind az MCI-ben szenvedőknél megfigyelhetők lesznek.

A gyors, hatékony agytréning megvalósíthatóságát viselkedési módszerek alkalmazásával értékelik az életkorral összefüggő kognitív hanyatlás orvoslására, az MCI-vel összefüggő kognitív károsodás és/vagy viselkedési tünetek kezelésére, valamint az agyműködés lelassítására és/vagy visszafordítására. kognitív hanyatlás vagy annak teljes megelőzése. A PATH neurotraining egy számítógép-alapú termék, amely gyorsan és hatékonyan orvosolja az idősebb felnőttek vizuális és kognitív nehézségeit. Az innovatív PATH neurotréning a mozgási munkatartomány középpontját javítja, míg az áltréning a tájékozódási megkülönböztetés munkatartományának középpontját. A két agytréning csoport kiegyensúlyozott lesz az egészséges idősebb felnőttek és az MCI-vel rendelkezők tekintetében. Egy alany MCI-vel rendelkezőnek minősül, ha a WAIS munkamemória-index pontszáma kevesebb, mint 50 százalék, és a MOCA pontszáma 19-25. Ezek a csoportok az életkor és az olvasási sebesség tekintetében is kiegyensúlyozottak lesznek, ami a feldolgozási sebesség érzékeny mértéke.

Az idősebb felnőttek fele 12 hétig végzi el a PATH neurotréninget, fele pedig 12 hétig áltréninget. További 12 hétre lesz szükség a személyzet képzéséhez, az alanyok toborzásához, valamint a szabványosított tesztek és a MEG képalkotás elvégzéséhez. Azt, hogy mely felnőttek végezzenek minden típusú agytréninget, véletlenszerűen választják ki, ezt Prof. John Shelley-Tremblay tanulmányi statisztikus határozza meg. A kezdeti standardizált tesztelést követően 12 PATH-képzést végző felnőttet választanak ki a pre-post MEG agyi képalkotásra.

A kognitív készségek standardizált pre- és utóbb tesztjeit alkalmazó, precíz méréseket alkalmaznak az idősebb felnőtteknél korábban megfigyelt jobb vizuális és kognitív (figyelem, feldolgozási sebesség és memória) teljesítmény igazolására. A kognitív tréning előtt és után a személyzet standardizált teszteket és MEG-képalkotást végez egy részhalmazon, hogy értékelje a kognitív készségek javulását a kezelést (PATH neurotréning) és a kontroll (áltréning) beavatkozásokat követően.

Az idősebb felnőttek kognitív készségeinek javulásának értékelése tárgytípus szerint csoportosítva lesz: egészséges-e a felnőtt, vagy rendelkezik-e MCI-vel, hogy megállapítsák, melyik beavatkozás javítja leginkább a kognitív készségeket. A kutatók azt jósolják, hogy a PATH neurotréning szignifikánsan javítja (p ≤ 0,05-nél) az olvasási sebességet, a munkamemóriát és a figyelmet (kognitív rugalmasságot) idősebb felnőtteknél, mint az áltréningen végzett edzés után. Ezt a következőképpen értékeljük: 1) annak mérése, hogy az idősebb felnőttek javulnak-e a fent felsorolt ​​standardizált teszteken az agytréninget követően, és 2) MEG agyforrás képalkotás annak igazolására, hogy a dorsalis stream, a figyelem és a végrehajtó irányító hálózatok működése jelentősen javul a PATH neurotréninget követően. .

Ez a tanulmány 40 idősebb, 55 és 75 év közötti felnőtt vizsgálatát tervezi, csoportonként 20-at. Az idősebb felnőtteket brosúrák közzétételével, Dr. James Brewer és Dr. Michael Lobatz beutalásával fogják toborozni, akik mindketten Alzheimer-kórban szenvedő idősebb felnőttekkel dolgoznak.

Képzési eljárások. Az agytréning gyakorlatokat nagy pontossággal hajtják végre, egy részletes írásos protokoll segítségével, amelyet minden kutatási asszisztensnek (RA) kiképeznek, hogy aprólékosan kövesse, új PATH tréningfilmek és új motivációs stratégiák. Az UCSD-nél alkalmazottakat vesznek fel a kognitív tudományok egyetemi hallgatóival készült interjúk után, akik válaszoltak egy hirdetésre a Handshake-en, az UCSD-portálon, amely az UCSD hallgatóinak szakmai gyakorlatokat hirdet. A projekthez RA-kat, valamint egy Senior RA-t (SRA) alkalmaz a tanulmányok nyomon követésére az UCSD PI-je. Tizenegy RA-t bérelnek fel, hogy szabványos teszteket és mindkét típusú agytréninget végezzenek idősebb felnőttek számára a Perception Dynamics Institute-ban (PDI), amelynek klinikája ideális az adatok gyűjtésére csendes környezetben, az idősebb felnőttek számára könnyen hozzáférhető helyen. Leslie Peters az encinitasi Desert Bay Productions-nál fog új, idősebb felnőtteknek szóló oktatóvideókat fejleszteni.

Az RA-k gondoskodnak arról, hogy minden idősebb felnőtt a feladatban legyen, és elvégzi a PATH neurotréninget (pathtoreading.com) a hátsó agyi pályákat és a Sham tréninget a ventrális agypályák aktiválására tervezték, és minden programon kellő időben halad az adatok vizsgálatával. Az ellenőrzött validálási vizsgálatok lefolytatásában széleskörű tapasztalattal rendelkező PI feladata lesz az összes alkalmazott képzése, a napi műveletek lebonyolítása, amely szabványos tesztelést és a beavatkozások adminisztrálását igényli.

Intézkedések a vizuális és kognitív készségek fejlesztésére irányuló képzés hatékonyságának értékelésére.

Viselkedési intézkedés: A kognitív készségek szabványosított tesztelését a PDI-n végzik az UCSD egyetemi kognitív tudományok hallgatói, akiket a PI képez ki, ahogyan korábban is történt. Minden résztvevő áttekinti a kórtörténetét és a mindennapi tevékenységeit, amelyek az életkorukra hatással voltak egy 9 pontból álló kérdőív segítségével, amelyet az Emberi alanyok részben ismertetnek. Mivel ezek időzített tesztek olyan tesztelemekkel, amelyeket nem lehet megjegyezni a jövőbeni teszteléshez, a gyakorlati hatások minimálisra csökkennek. A kognitív értékeléseket, amelyek lebonyolítása körülbelül egy órát vesz igénybe, a képzés előtt és után standardizált tesztekkel értékelik a felnőttek számára:

1. Figyelem a Delis-Kaplan Executive Function System (D-KEFS) szín-szó interferencia teszt használatával (10 perc).
2. Olvasási sebesség számítógép-alapú olvasási sebességgel feladat (6 szónyi szöveg felolvasása a képernyőn) érdekes történetből növekvő sebességgel, hogy 2 olvasási sebesség küszöbértéket mérjen kétlépcsős eljárással, miután a ReadingRate filmet megtanította. (5 perc).
3. Feldolgozási sebességindex (Wechsler Felnőtt Intelligencia Skála (WAIS)-4 Kódolási és Szimbólumkeresési résztesztek) és Munkamemória-index (WAIS-4 Digit Span és Letter-Number Sequencing résztesztek), (10 perc).
4. Vizuális munkamemória (VWM) információfeldolgozási készségek teszttel, két zavaró feladattal, egy számolási feladattal és egy rövid mondat ismétlésével, állatnevek megadásával a teszt végén (10 perc).

Biomarker mérés: A MEG képalkotást biomarker biztosítására használják annak bizonyítására, hogy csak a dorsalis stream funkció javítása javítja az idősebb felnőttek kognitív készségeit. Annak megállapítására, hogy a PATH neurotréning megvalósítható-e az idősebb felnőttek kognitív funkcióinak javítása érdekében, Prof. Ming-Xiong Huang 12 idősebb felnőtt voxelenkénti MEG-forrás nagyságrendű felvételeit rögzíti, hogy meghatározza a PATH neurotréning és az áltréning után a funkciójavító agykérgi területeket. . A Fast-VESTAL eljárást alkalmazó MEG agyi képalkotás (Huang et al. 2016, 2017, 2018) azt mutatta, hogy ez a mozgás-diszkriminációs tréning javította az időzített aktivitást a dorzális áramlásban, a figyelemben és a végrehajtó irányítási hálózatokban. A Fast-VESTAL eljárást követően a teljes agyat lefedő MEG-képeket minden frekvenciasávban, az időre zárt jelek mérésére a munkamemória N-back feladat során az agyműködés javulásának értékelésére. Az N-back feladat az egyik leggyakrabban használt WM paradigma (Gevins és Cutillo, 1993) a WM folyamatok neurális alapjainak vizsgálatára. Minden résztvevő számára két MEG vizsgát kell végezni, egyet a PATH vagy színlelt képzés előtt, egy másikat pedig utána.

N-hátsó munkamemória feladat. A résztvevők MEG felvételeken mennek keresztül, miközben egy N-back WM feladatot hajtanak végre. A feladat magában foglalja az emlékezett információk on-line megfigyelését, frissítését és manipulálását. A feladat során a résztvevőnek figyelnie kell a képernyő közepén 500 ms-on keresztül bemutatott betűsorozatot (kis- és nagybetűket egyaránt). A 3000 ms-os interstimulus intervallumban fixációs kereszt jelenik meg. A résztvevőt arra utasítják, hogy csak akkor válaszoljon, ha egy megfelelő levelet mutatnak be (pl. cél) az, amelyik korábban n próbát mutatott be, miközben nem reagált a páratlan ingerekre (nem cél). Két terhelési állapot kerül alkalmazásra (1-back és 2-back), amelyek egyre nagyobb követelményeket támasztanak a WM-folyamatokkal szemben. Terhelési állapotonként körülbelül 50 próba kerül összegyűjtésre minden résztvevő számára. A teljesítményt egy MEG-kompatibilis válaszpad segítségével rögzítik, amelyben a mutatóujj blokkolja és feloldja a lézersugarat. A válaszpad kimenetei, beleértve a reakcióidőket is, rögzítésre kerülnek a MEG fájlban. Megmérik a célzott és nem célingerekre adott helyes válaszok százalékos arányát.

A hagyományos MEG-megközelítéstől eltérően, amelyben a szenzor hullámformáit az ingerek kezdetéhez viszonyítva átlagolják, a szenzor kovariancia mátrixait az egyes kísérletekhez számítják ki. Ezután kiszámítjuk a célállapot teljes szenzor-hullámformájú kovarianciamátrixát a célingerekre vonatkozó egyedi kísérletek kovarianciamátrixainak átlagolásával. Ezután a kísérletek közötti kovariancia mátrixokat átlagoljuk. A teljes kovariancia mátrix felhasználásával minden alanyról és minden egyes frekvenciasávról a teljes agyat lefedő, voxelenkénti MEG-forrás magnitúdóképet kapunk, a Fast-VESTAL eljárást követve, lásd a módszert (Huang et al., 2014) és a Függeléket. in (Huang és mtsai, 2016), időzárt jelek mérése egy munkamemória N-back feladat során, hogy értékelje az agyműködés javulását. Objektív előfehérítési módszert alkalmazunk a korrelált környezeti zaj eltávolítására és a szenzor-hullámforma kovariancia mátrix domináns sajátmódusainak objektív kiválasztására (Huang et al., 2014).

Egy másik cél a potenciális kognitív diszfunkciók neuronális korrelációinak tanulmányozása, amelyeket viselkedési mérésekkel figyeltek meg idősebb felnőtteknél. Voxel-alapú korrelációs elemzéseket is végeznek az N-back forrás képek és a neuropszichológiai pontszámok összefüggésének vizsgálatára. A korrelációs elemzésekhez minden tárgyat kombinálunk. Mindegyik frekvenciasávban az MNI-152 térben található MEG forrásképek (a térbeli simítást és a logaritmus transzformációt követve) három 4D-s adathalmazzá alakulnak: Az 1-3 dimenziók az x-, y- és z-koordinátákat jelentik, a negyedik dimenzió pedig minden alanyt képvisel. Összesen nyolc adatkészletet hoznak létre 1- és 2-back feltételekhez, valamint négy frekvenciasávhoz. Ezt követően a negyedik dimenzió mentén voxelenként ismételt mérési korrelációs elemzéseket végeznek (Bakdash és Marusich, 2017) a MEG-forrásképek és az egyes neuropszichológiai pontszámok között. Az egyes frekvenciasávok esetében az 1- és 2-vissza állapotokat ismételt mérésként kezelik az ilyen elemzésekben. Ebben a tanulmányban csak azokat a neuropszichológiai pontszámokat vizsgáljuk, amelyek statisztikai csoportkülönbségeket mutatnak. Az ismételt mérési korrelációs elemzések r-érték korrelációs térképeket és klaszteranalízist hoznak létre, amelyek a családon belüli hibák ellenőrzésére szolgálnak, korrigált p<0,01 szinten az r-érték térképeknél, hasonlóan az F-érték korrelációs eljárásához. térképek.