Trening dwuzadaniowy u osób starszych

Aby móc funkcjonalnie poruszać się po swojej społeczności, niezbędna jest umiejętność jednoczesnego wykonywania zadań ruchowych i poznawczych (dual-task poznawczo-motoryczny). Dzięki temu możemy rozmawiać z inną osobą, skanować otoczenie pod kątem nadjeżdżających pojazdów i unikać obiektów, które znajdują się na naszej drodze podczas chodzenia. Pozwala to nawet na uczestnictwo w sporcie na wysokim poziomie, takie jak przewidywanie ścieżki przeciwnika podczas sprintu i cięcie w celu zdobycia bramki. Niestety starzenie się wiąże się ze zwiększonymi trudnościami w wykonywaniu zadań poznawczo-motorycznych. Klasycznym przykładem jest sytuacja, gdy osoby starsze przestają chodzić, aby porozmawiać z inną osobą. W kilku badaniach ustalono, że wiek wiąże się ze zwiększonymi zasobami poznawczymi wymaganymi do wykonywania normalnie automatycznych zadań motorycznych. Deficyty zdolności kognitywno-motorycznych do podwójnego zadania obserwowano nie tylko u osób starszych, ale także u osób z upośledzeniem nerwowo-mięśniowym spowodowanym czynnikami takimi jak udar i choroba Parkinsona, a nawet ze zmienionym poznaniem w łagodnych zaburzeniach poznawczych i zespole deficytu uwagi.

Chociaż te wczesne badania sugerują związek między zdolnościami fizycznymi i poznawczymi, niewiele wiadomo na temat odpowiedniego poziomu trudności zadania poznawczego, który spowoduje poprawę lub opóźnienie w nauce zadania motorycznego. W nielicznych badaniach, które dotyczyły tej linii badań, odnotowano sprzeczne wyniki. Niektórzy twierdzą, że równoczesne zadanie poznawcze zapewnia kontekst ułatwiający uczenie się motoryczne, podczas gdy inne pokazują, że obciążenie poznawcze uniemożliwia jednostkom pełne nauczenie się zadania motorycznego. Co więcej, istnieje bardzo niewiele badań, które badają wpływ obciążenia poznawczego na przeniesienie uczenia się motorycznego do nowych warunków zadania dla czynności związanych z obciążeniem. Wczesne dowody sugerują, że uogólnienie uczenia się zmniejsza się, im dalej uczestnicy są od początkowych warunków zadania. Co ciekawe, zasugerowano, że poznanie odgrywa istotną rolę w uczeniu się motorycznym, wydajności i zdolności do wykonywania dwóch zadań. Wykazano, że pojemność pamięci roboczej lub proces, który umożliwia przechowywanie i manipulowanie informacjami w krótkim okresie czasu, silnie wiąże się z tempem, w jakim młodsi dorośli uczą się sekwencji motorycznych, i umiarkowanie wiąże się z uczeniem się motorycznym starszych dorosłych. Funkcja wykonawcza lub właściwości elastyczności poznawczej, rozwiązywania problemów i utrzymywania reakcji również odgrywają rolę w uczeniu się motorycznym i wydajności. Wykazano, że spadki funkcji wykonawczych poprzedzają ograniczenia ruchowe, a nawet mogą przewidywać wzrost mobilności po interwencji fizycznej. Funkcja wykonawcza może również przewidywać dużą część zmienności w kontekście jednoczesnego obciążenia poznawczego. Nadal brakuje zrozumienia, jakie zdolności poznawcze są wymagane do wykonywania równoczesnych zadań ruchowych i poznawczych przy najmniejszym ryzyku urazu oraz jaka dawka interwencji zarówno w sferze fizycznej, jak i poznawczej jest konieczna, aby wywołać poprawę funkcji obu układów .

Cel: Określenie wpływu interwencji z wykorzystaniem jednoczesnych zadań poznawczych i motorycznych na zdolność zdrowych osób dorosłych do poprawy sprawności ruchowej i funkcji poznawczych.

Pytanie badawcze: Czy interwencja poznawczo-motoryczna wpływa na mobilność funkcjonalną i funkcje poznawcze zdrowych osób starszych?

Po uzyskaniu zgody osoby badanej badania będą odbywać się trzy razy w tygodniu przez 8 tygodni. Badani są losowo przydzielani do jednej z każdej z trzech grup: grupy kontrolnej, grupy poznawczej prostej lub grupy kognitywnej złożonej.

Osoby badane zostaną poinformowane, że zostaną losowo przydzielone do jednej z trzech możliwych grup. Badani zostaną następnie poproszeni o wykonanie tylko zadania wzrokowo-ruchowego (grupa kontrolna) lub zadania wzrokowo-ruchowego z jednoczesnym zadaniem poznawczym (grupa poznawcza prosta i grupa poznawcza złożona). Zadanie wzrokowo-motoryczne jest takie samo niezależnie od przypisania do grupy. Różnica w interwencjach między grupami opiera się na jednoczesnym zadaniu, które jednostka będzie wykonywać: grupa kontrolna nie wykona żadnego zadania poznawczego, prosta grupa poznawcza wykona zadanie polegające na policzeniu określonej litery, która pojawia się na ekranie, a złożona poznawcza grupa grupie zostanie przydzielone zadanie zliczenia dwóch przypisanych liter, które pojawią się na ekranie. Zadanie wzrokowo-motoryczne polega na wykonaniu marszu w miejscu, na przemian unosząc kolana do kąta zgięcia bioder 60 stopni, po osiem cykli na każdą nogę. Niestandardowy program komputerowy wyświetla na ekranie wideo osoby w czasie rzeczywistym z nałożonymi znacznikami wskazującymi skomputeryzowane wykrycie (Microsoft Kinect) stawu kolanowego. Zalecane tempo marszu jest określane przez elipsę na ekranie, która określa przemieszczenie (stopnie zgięcia bioder) i szybkość ruchu (prędkość), z jaką należy się poruszać. W razie potrzeby badani będą mogli dotykać ich lekko dla zachowania równowagi. Pomiędzy próbami zapewniona będzie minuta odpoczynku w pozycji siedzącej z możliwością dłuższego odpoczynku w razie potrzeby. Wideo podmiotu jest zapisywane w formacie pozbawionym elementów umożliwiających identyfikację, składającym się z widoku osoby na ekranie i zadania docelowego tylko podczas trwania każdej indywidualnej próby. Zadanie poznawcze jest wyświetlane na tym samym ekranie co zadanie motoryczne. Na ekranie pojawiają się i znikają litery o różnych orientacjach i kolorach. Każda z 24 sesji obejmować będzie wykonanie około 20 prób zadania wzrokowo-poznawczego (grupa kontrolna: tylko zadanie wzrokowo-ruchowe, grupy interwencyjne: zadanie wzrokowo-ruchowe + poznawcze).

Dodatkowe szczegóły dotyczące zadań wzrokowo-ruchowych i poznawczych są następujące. Pierwszego dnia, 13 i 24 dnia badani wykonają 20 prób treningowych ze średnią prędkością zadania marszowego (trening), a następnie 5 prób ze zmienną prędkością marszową (testowanie) poprzez zmianę prędkości (nie amplitudy) docelowa elipsa poruszająca się po ekranie. Następnie badani zostaną poproszeni o wykonanie jednej próby każdego prostego i złożonego zadania poznawczego bez wykonywania zadania marszu (tylko zadanie poznawcze). W dniach 13 i 24 osoby badane przeprowadzą również 5 prób testowych w ramach przydzielonych zadań poznawczych każdej z pozostałych grup (np. osoba przydzielona do grupy prostych zadań poznawczych najpierw wykona 5 prób treningowych i 5 prób testowych, wykonując zadania poznawczego, wykonaliby następnie 5 prób testowych ze złożonym zadaniem poznawczym, a następnie 5 prób, wykonując tylko zadanie motoryczne). Podczas wszystkich pozostałych dni z 24 interwencji badani wykonają 20 prób zadania wzrokowo-ruchowego o średniej szybkości, wykonując tylko zadanie poznawcze wymagane dla przydzielonej im grupy.

Dodatkowo, w 1., 13. i 24. dniu badacze zmierzą wzrost, wagę i użyją wagi, która mierzy procent tkanki tłuszczowej uczestnika (stając boso na wadze). Osoby badane zostaną poproszone o wypełnienie kwestionariuszy, które będą zawierały informacje dotyczące stanu zdrowia, życia fizycznego i społecznego, funkcji poznawczych, poziomu aktywności, jakości snu i poziomu bólu (patrz załączone formularze). Badani zostaną następnie poproszeni o poddanie się komputerowym testom ogólnych funkcji poznawczych i postrzeganego stanu zdrowia za pomocą NIH Toolbox Cognition Battery i PROMIS (za pośrednictwem aplikacji na iPada) oraz papierowej ocenie funkcji poznawczych (Montreal Cognitive Assessment). Podczas testu NIH Toolbox Cognition Battery badani siedzą wygodnie na krześle z ramieniem opartym o stół i wykonują cztery testy: Flanker Inhibitory Control and Attention Test (FLCAT), The List Sorting Working Memory Test (LSWMT), The Test Sortowania Kart Zmian Wymiarowych (DCCST) i Test Szybkości Przetwarzania (PST). Testy FLCAT, DCCST i PST wymagają od użytkownika jak najszybszego wybrania palcem obiektu na ekranie; LSWMT nie będzie wymagał ruchu, ale recytowania obiektów zwierząt i owoców, które pojawiają się na ekranie iPada. Badani mogą pominąć wszelkie pytania lub testy, na które woleliby nie odpowiadać lub ich nie wypełniać. Przeprowadza się test równowagi, prosząc osobę, aby stanęła na wrażliwej na nacisk macie (Zeno Mat), aby zarejestrować nacisk stopy i stopień kołysania się ciała. Zostaną poproszeni o stanie w miejscu z 1) otwartymi oczami, 2) zamkniętymi oczami i 3) wykonaniem zadania poznawczego, stojąc na każdej nodze (pozycja jednej kończyny). Badani zostaną następnie poproszeni o wykonanie testu Timed Up and Go (TUG) w warunkach wykonywania zadania poznawczego (TUG Cognitive) i bez zadania drugorzędnego (TUG). Test TUG polega na jak najszybszym poruszeniu się, poprzez wstanie z pozycji siedzącej, przejście 3 metrów, odwrócenie się i powrót o trzy metry, aby powrócić do wyjściowej pozycji siedzącej. Każdy test jest zwykle wykonywany w mniej niż 30 sekund. Badani zostaną następnie poproszeni o wykonanie 10-metrowego testu marszu, w którym w połowie 8-metrowego samodzielnie wybranego chodu będą chodzić po czułej na nacisk macie (ZenoMat), aby określić właściwości chodu. Test marszu na 10 m zostanie przeprowadzony z równoczesnym zadaniem poznawczym i bez, z prędkością, którą uznają za normalną dla nich, a następnie tak szybko, jak tylko będą w stanie bezpiecznie chodzić.

W dniach 1, 2, 13 i 24 badacze użyją bezprzewodowych elektrod z jednorazowym klejem, które zostaną umieszczone na otartej alkoholem skórze mięśni kończyn dolnych w celu zebrania powierzchniowej elektromiografii. Po umieszczeniu elektrod badani zostaną poproszeni o wykonanie trzech maksymalnych wolicjonalnych skurczów izometrycznych (MVIC) dla każdego mięśnia. Każdy MVIC jest osiągany przez eksperymentatora stosującego ręczny opór szeregowo z ręcznym dynamometrem w najbardziej dystalnej części segmentu (nogi), do którego przyczepia się mięsień. Pacjent otrzymuje następnie słowną zachętę do poruszania badaną kończyną w głównym kierunku ruchu mięśni (np. W przypadku mięśnia czworogłowego, opór jest przykładany do dystalnej części kości piszczelowej na poziomie tuż przy kostkach podczas prostowania kolana). Pomiędzy każdym maksymalnym wysiłkiem zapewniony będzie 1-minutowy odpoczynek, aby zapobiec zmęczeniu.