Poprawa umiejętności poznawczych osób starszych za pomocą dynamicznego treningu uwagi wzrokowej

Celem tego badania jest wykazanie, że neurotrening w centrum zakresu roboczego ruchu (PATH), który poprawia wrażliwość kontrastową na dyskryminację kierunkową (aktywność strumienia grzbietowego znacznie poprawia zdolności poznawcze u osób starszych bardziej niż u osób trenujących w celu poprawy orientacji dyskryminacja: aktywność strumienia brzusznego (trening pozorowany). Trening mózgu będzie prowadzony przez 20 minut trzy razy w tygodniu przez 12 tygodni: Ramię 1) neurotrening PATH i Ramię 2) Trening pozorowany. Badacze przewidują, że starsi dorośli, którzy wykonują neurotrening PATH, poprawią swoje zdolności wzrokowe i poznawcze, poprawią uwagę, wielozadaniowość, szybkość przetwarzania, płynność czytania i pamięć roboczą znacznie bardziej niż osoby wykonujące trening pozorowany. Ta prognoza zostanie oceniona poprzez pomiar, czy starsi dorośli poprawią się w standardowych testach umiejętności poznawczych po neurotreningu PATH bardziej niż starsi dorośli, którzy ćwiczą rozróżnianie orientacji, aby poprawić szybkość przetwarzania i uwagę. Obrazowanie mózgu metodą MEG zostanie użyte do wykazania, że ​​trening PATH poprawia sieci kontroli grzbietowej, uwagi i wykonawczej, jak stwierdzono wcześniej, bardziej niż trening pozorowany. Badacze przewidują, że te ulepszenia zostaną stwierdzone zarówno u zdrowych osób dorosłych, jak iu osób z MCI.

Wykonalność szybkiego, skutecznego treningu mózgu zostanie oceniona przy użyciu metod behawioralnych w celu naprawienia związanego z wiekiem spadku zdolności poznawczych oraz leczenia upośledzenia funkcji poznawczych i/lub objawów behawioralnych związanych z MCI, a także spowolnienia i/lub odwrócenia przebiegu upośledzenia funkcji poznawczych lub całkowicie mu zapobiec. Neurotrening PATH zapewnia produkt oparty na komputerze, który szybko i skutecznie koryguje problemy wzrokowe i poznawcze osób starszych. Innowacyjny neurotrening PATH poprawia środek zakresu pracy ruchu, podczas gdy trening pozorowany poprawia środek zakresu pracy dyskryminacji orientacji. Dwie grupy ćwiczące mózg będą zrównoważone pod względem zdrowych osób starszych i osób z MCI. Badany zostanie uznany za mającego MCI, jeśli wynik WAIS Working Memory Index jest mniejszy niż 50 procent, a MOCA ma wynik 19-25. Grupy te będą również zrównoważone pod względem wieku i szybkości czytania, co jest czułą miarą szybkości przetwarzania.

Połowa starszych osób ukończy neurotrening PATH przez 12 tygodni, a połowa ukończy trening pozorowany przez 12 tygodni. Dodatkowe 12 tygodni będzie potrzebne na przeszkolenie personelu, rekrutację pacjentów i ukończenie standardowych testów i obrazowania MEG. Wybór, którzy dorośli wykonają każdy rodzaj treningu mózgu, zostanie dokonany losowo, a zostanie określony przez statystyka badań, prof. Johna Shelleya-Tremblaya. Po wstępnych standaryzowanych testach, 12 dorosłych biorących udział w treningu PATH zostanie wybranych do obrazowania mózgu przed i po MEG.

Precyzyjne pomiary przy użyciu standaryzowanych testów zdolności poznawczych przed i po standaryzacji zostaną wykorzystane do potwierdzenia poprawy sprawności wzrokowej i poznawczej (uwaga, szybkość przetwarzania i pamięć) zgłaszanej wcześniej u osób starszych. Standaryzowane testy i obrazowanie MEG na podzbiorze będą przeprowadzane przez personel przed i po treningu poznawczym w celu oceny poprawy umiejętności poznawczych po leczeniu (neurotrening PATH) i kontrolnych (trening pozorowany).

Ocena poprawy umiejętności poznawczych osób starszych zostanie pogrupowana według typu podmiotu: czy osoba dorosła jest zdrowa, czy ma MCI, aby określić, która interwencja najbardziej poprawia zdolności poznawcze. Badacze przewidują, że neurotrening PATH znacznie poprawi (przy p ≤ 0,05) szybkość czytania, pamięć roboczą i uwagę (elastyczność poznawczą) u osób starszych bardziej niż po treningu pozorowanym. Zostanie to ocenione zarówno przez: 1) pomiar, czy starsze osoby dorosłe poprawią się w standardowych testach wymienionych powyżej po treningu mózgu, oraz 2) obrazowanie MEG źródła mózgu w celu potwierdzenia, że ​​​​strumień grzbietowy, uwaga i sieci kontroli wykonawczej znacznie poprawiają funkcjonowanie po neurotreningu PATH .

To badanie planuje przestudiować 40 starszych osób dorosłych w wieku od 55 do 75 lat, po 20 w każdej grupie. Starsi dorośli będą rekrutowani poprzez zamieszczanie broszur i otrzymywanie skierowań od dr Jamesa Brewera i dr Michaela Lobatza, którzy pracują ze starszymi dorosłymi cierpiącymi na chorobę Alzheimera.

Procedury szkoleniowe. Ćwiczenia treningu mózgu będą realizowane z dużą dokładnością, przy użyciu szczegółowego pisemnego protokołu, którego skrupulatnego przestrzegania przeszkoleni są wszyscy asystenci naukowi (RA), nowych filmów szkoleniowych PATH i nowych strategii motywacyjnych. Personel zostanie zatrudniony na UCSD po rozmowach ze studentami Cognitive Science, którzy odpowiedzieli na ogłoszenie w Handshake, portalu UCSD reklamującym staże dla studentów UCSD. Zatrudnienie RA do tego projektu i Senior RA (SRA) do monitorowania badań zostanie przeprowadzone przez PI na UCSD. Jedenaście RA zostanie zatrudnionych do przeprowadzania standardowych testów i obu rodzajów treningu mózgu dla osób starszych w Perception Dynamics Institute (PDI), który posiada klinikę idealną do zbierania danych w cichym otoczeniu z łatwym dostępem dla osób starszych. Nowe filmy szkoleniowe skierowane do osób starszych zostaną opracowane przez Leslie Peters w Desert Bay Productions w Encinitas.

RA zapewnią, że każda starsza osoba dorosła wykona zadanie, kończąc neurotrening PATH (pathtoreading.com) zaprojektowany do aktywacji grzbietowych ścieżek mózgowych i trening pozorowany zaprojektowany do aktywacji brzusznych ścieżek mózgowych i przechodzi przez każdy program w odpowiednim czasie, badając ich dane. PI, posiadający bogate doświadczenie w przeprowadzaniu kontrolowanych badań walidacyjnych, będzie odpowiedzialny za szkolenie całego personelu, prowadzenie codziennych operacji, które wymagają nadzorowania standaryzowanych testów i administrowania interwencjami.

Miary oceny skuteczności treningu w celu poprawy umiejętności wizualnych i poznawczych.

Miara behawioralna: Standaryzowane testy umiejętności poznawczych zostaną przeprowadzone w PDI przez studentów studiów licencjackich UCSD Kognitywistyki przeszkolonych przez PI, tak jak zrobiono to wcześniej. Wszyscy uczestnicy zostaną poddani przeglądowi swojej historii medycznej i codziennych czynności, na które wpłynął ich wiek, za pomocą 9-punktowego kwestionariusza opisanego w Human Subjects. Ponieważ są to testy czasowe z elementami testowymi, których nie można zapamiętać do przyszłych testów, efekty praktyczne są zminimalizowane. Oceny funkcji poznawczych, których przeprowadzenie zajmuje około godziny, zostaną ocenione przed i po treningu za pomocą standardowych testów dla dorosłych w celu zmierzenia:

1. Uwaga przy użyciu testu interferencji słów i kolorów Delisa-Kaplana (D-KEFS) (10 minut).
2. Szybkość czytania przy użyciu zadania komputerowego wskaźnika czytania (czytanie 6 słów tekstu na ekranie) od ciekawej historii przy rosnących prędkościach do pomiaru 2 progów szybkości czytania przy użyciu procedury podwójnej klatki schodowej, po przeszkoleniu przez obejrzenie filmu ReadingRate. (5 minut).
3. Wskaźnik szybkości przetwarzania (podtesty Skali Inteligencji Dorosłych Wechslera (WAIS)-4 Kodowanie i Wyszukiwanie Symboli) oraz Wskaźnik Pamięci Roboczej (podtesty WAIS-4 Rozpiętości Cyfr i Sekwencjonowania Liter i Numerów), (10 minut).
4. Wizualna Pamięć Robocza (VWM) z wykorzystaniem Testu Umiejętności Przetwarzania Informacji, z dwoma zadaniami dystraktorowymi, zadaniem zliczania i powtórzeniem krótkiego zdania, z podaniem nazw zwierząt na koniec testu (10 minut).

Miara biomarkera: Obrazowanie MEG zostanie wykorzystane do dostarczenia biomarkera, aby pokazać, że tylko poprawa funkcji strumienia grzbietowego poprawia zdolności poznawcze u osób starszych. Aby ustalić wykonalność neurotreningu PATH w celu poprawy funkcji poznawczych u osób starszych, prof. Ming-Xiong Huang zarejestruje wokselowe obrazy wielkości źródła MEG, od 12 starszych osób dorosłych, aby określić obszary korowe poprawiające się w funkcji po neurotreningu PATH i po treningu pozorowanym . Obrazowanie mózgu metodą MEG, przy użyciu procedury Fast-VESTAL (Huang i in. 2016, 2017, 2018), wykazało, że trening rozróżniania ruchu poprawił zablokowaną w czasie aktywność w strumieniu grzbietowym, uwagi i sieciach kontroli wykonawczej. Obrazy MEG obejmujące cały mózg, dla każdego pasma częstotliwości, zgodnie z procedurą Fast-VESTAL, do pomiaru sygnałów zablokowanych w czasie podczas zadania N-back pamięci roboczej, zostaną wykorzystane do oceny poprawy funkcji mózgu. Zadanie N-back jest jednym z najczęściej używanych paradygmatów WM (Gevins i Cutillo, 1993) do badania neuronowych podstaw procesów WM. Dla każdego uczestnika zostaną przeprowadzone dwa egzaminy MEG, jeden przed i drugi po szkoleniu PATH lub pozorowanym.

Zadanie pamięci roboczej N-back. Uczestnicy zostaną poddani nagraniom MEG podczas wykonywania zadania N-back WM. Zadanie polega na monitorowaniu on-line, aktualizowaniu i manipulowaniu zapamiętanymi informacjami. W trakcie zadania uczestnik ma za zadanie obserwować ciąg liter (zarówno dużych, jak i małych) prezentowanych przez 500 ms na środku ekranu. Krzyż fiksacyjny jest prezentowany podczas przerwy między bodźcami wynoszącej 3000 ms. Uczestnik jest poinstruowany, aby odpowiedzieć tylko wtedy, gdy zostanie przedstawiony list pasujący (tj. cel) ten, który prezentował n prób wcześniej, a nie reagowanie na bodźce niedopasowane (niedocelowe). Zastosowane zostaną dwa stany obciążenia (1-back i 2-back), które nakładają coraz większe wymagania na procesy WM. Dla każdego uczestnika zostanie zebranych około 50 prób na każdy stan obciążenia. Wydajność zostanie zarejestrowana przy użyciu pada reagującego kompatybilnego z MEG, w którym palec wskazujący blokuje i odblokowuje wiązkę laserową. Dane wyjściowe panelu odpowiedzi, w tym czasy reakcji, zostaną zapisane w pliku MEG. Zmierzony zostanie procent poprawnych odpowiedzi na bodźce docelowe i niedocelowe.

W odróżnieniu od konwencjonalnego podejścia MEG, w którym przebiegi czujnika są uśredniane w odniesieniu do początku bodźca, zostaną obliczone macierze kowariancji czujnika dla poszczególnych prób. Następnie zostanie obliczona całkowita macierz kowariancji czujnika i kształtu fali warunku docelowego poprzez uśrednienie macierzy kowariancji z poszczególnych prób dla docelowych bodźców. Następnie macierze kowariancji z prób zostaną uśrednione. Wykorzystując całkowitą macierz kowariancji, dla każdego badanego i każdego pasma częstotliwości zostaną uzyskane obrazy wielkości źródła MEG wokselowe, które obejmują cały mózg, zgodnie z procedurą Fast-VESTAL, patrz Metoda w (Huang et al., 2014) i Dodatek w (Huang i in., 2016), mierząc sygnały zablokowane w czasie podczas zadania N-back pamięci roboczej w celu oceny poprawy funkcji mózgu. Zastosowana zostanie obiektywna metoda wstępnego wybielania w celu usunięcia skorelowanych szumów środowiskowych i obiektywnego wybrania dominujących trybów własnych macierzy kowariancji czujnika i kształtu fali (Huang i in., 2014).

Kolejnym celem jest zbadanie neuronalnych korelatów potencjalnych dysfunkcji poznawczych obserwowanych za pomocą pomiarów behawioralnych u osób starszych. Przeprowadzone zostaną również analizy korelacji wokselowej w celu zbadania związku obrazów źródłowych N-back i wyników neuropsychologicznych. Wszystkie osoby zostaną połączone razem w celu przeprowadzenia analiz korelacji. W każdym paśmie częstotliwości obrazy źródłowe MEG w przestrzeni MNI-152 (po wygładzeniu przestrzennym i transformacji logarytmicznej) zostaną uformowane w trzy zestawy danych 4D: Wymiary 1-3 reprezentują współrzędne x, y i z, a czwarty wymiar reprezentuje wszystkie przedmioty. W sumie zostanie utworzonych osiem zestawów danych dla warunków 1- i 2-back oraz dla czterech pasm częstotliwości. Następnie, wzdłuż czwartego wymiaru, zostaną przeprowadzone analizy korelacji korelacji powtarzanych pomiarów wokselowych (Bakdash i Marusich, 2017) między obrazami źródłowymi MEG a każdą z ocen neuropsychologicznych. Dla każdego pasma częstotliwości warunki 1- i 2-back będą traktowane jako powtarzane pomiary w takich analizach. W tym badaniu zbadamy tylko wyniki neuropsychologiczne, które pokazują statystyczne różnice między grupami. Analizy korelacji z powtarzanymi pomiarami tworzą mapy korelacji wartości r i analizę skupień, które będą wykorzystywane do kontroli błędów rodzinnych na skorygowanym poziomie p<0,01 dla map wartości r, podobnie jak procedura korekcji dla wartości F mapy.