Двухзадачное обучение пожилых людей

Чтобы функционально перемещаться в своем сообществе, жизненно важно иметь возможность выполнять одновременные двигательные и когнитивные задачи (когнитивно-моторная двойная задача). Это позволяет нам разговаривать с другим человеком, сканировать окружающую среду на предмет встречного движения и избегать объектов, которые находятся на нашем пути при ходьбе. Это даже позволяет заниматься спортом на высоком уровне, например, предсказывать путь соперника во время спринта и подрезать, чтобы забить гол. К сожалению, старение связано с увеличением сложности выполнения когнитивно-моторных задач. Классический пример — когда пожилые люди перестают ходить, чтобы поговорить с другим человеком. Несколько исследований установили, что увеличение возраста связано с увеличением когнитивных ресурсов, необходимых для выполнения обычно автоматических двигательных задач. Дефицит когнитивно-моторных способностей к выполнению двух задач наблюдается не только у пожилых людей, но и у людей с нервно-мышечными нарушениями из-за таких факторов, как инсульт и болезнь Паркинсона, и даже с измененными когнитивными способностями при легких когнитивных нарушениях и синдроме дефицита внимания.

Хотя эти ранние исследования указывают на взаимосвязь между физическими и когнитивными способностями, мало что известно о соответствующем уровне сложности когнитивной задачи, который приведет к улучшению или задержке обучения двигательной задаче. Противоречивые результаты отмечены в нескольких исследованиях, посвященных этому направлению исследований. Некоторые утверждают, что одновременная когнитивная задача обеспечивает контекст, облегчающий двигательное обучение, в то время как другие показывают, что когнитивная нагрузка мешает людям полностью изучить двигательную задачу. Кроме того, очень мало исследований, в которых изучается влияние когнитивной нагрузки на перенос двигательного обучения на новые условия задачи для упражнений с весовой нагрузкой. Ранние данные свидетельствуют о том, что обобщаемость обучения уменьшается по мере того, как участники удаляются от начальных условий задачи. Интересно, что предполагается, что познание играет жизненно важную роль в моторном обучении, производительности и способности выполнять две задачи одновременно. Было показано, что объем рабочей памяти или процесс, который позволяет поддерживать и обрабатывать информацию в течение короткого периода времени, сильно связан со скоростью, с которой молодые люди усваивают двигательные последовательности, и умеренно связан с двигательным обучением пожилых людей. Исполнительная функция или свойства когнитивной гибкости, решения проблем и поддержания реакции также играют роль в моторном обучении и производительности. Было показано, что снижение исполнительной функции предшествует ограничению подвижности и может даже предсказывать увеличение подвижности в результате физического вмешательства. Исполнительная функция также может предсказать большую часть изменчивости в контексте одновременной когнитивной нагрузки. По-прежнему отсутствует понимание того, какие когнитивные способности необходимы для одновременного выполнения подвижных и когнитивных задач с наименьшим риском травм, и какая доза вмешательства как в физической, так и в когнитивной сферах необходима для улучшения функции обеих систем. .

Цель: определить влияние вмешательства с использованием одновременных когнитивных и двигательных задач на способность здоровых взрослых улучшать функциональную подвижность и когнитивные функции.

Исследовательский вопрос: влияет ли когнитивно-моторное вмешательство на функциональную подвижность и когнитивные функции здоровых пожилых людей?

После получения согласия субъекта тестирование будет проводиться три раза в неделю в течение 8 недель. Субъектов случайным образом распределяют по одной из трех групп: контрольная группа, простая когнитивная группа или сложная когнитивная группа.

Субъекты будут проинформированы о том, что они случайным образом распределены в одну из трех возможных групп. Затем субъектов попросят выполнить либо только зрительно-моторную задачу (контрольная группа), либо зрительно-моторную задачу с одновременным когнитивным заданием (простая когнитивная группа и сложная когнитивная группа). Зрительно-моторная задача одинакова независимо от группового задания. Разница во вмешательстве между группами основана на одновременной задаче, которую будет выполнять человек: контрольная группа не будет выполнять когнитивную задачу, простая когнитивная группа будет выполнять задачу подсчета определенной буквы, которая появляется на экране, а сложная когнитивная группа группе будет поручено подсчитать две заданные буквы, которые появляются на экране. Зрительно-моторная задача состоит из выполнения марша на месте с попеременным подъемом коленей до 60 градусов сгибания бедра, восемь циклов на каждую ногу. Специальная компьютерная программа отображает видео человека в реальном времени на экране с наложением маркеров, указывающих на компьютеризированное обнаружение (Microsoft Kinect) коленного сустава. Предписанная скорость марша определяется эллипсом на экране, который предписывает смещение (градусы сгибания бедра) и скорость движения (скорость), с которой нужно двигаться. Субъектам будет разрешено легкое прикосновение для равновесия, если это необходимо. Между испытаниями будет предоставлена ​​одна минута отдыха сидя с возможностью более длительного отдыха по мере необходимости. Видео субъекта сохраняется в деидентифицированном формате, состоящем из вида человека на экране и целевой задачи только в течение продолжительности каждого отдельного испытания. Когнитивная задача отображается на том же экране, что и моторная задача. На экране появляются и исчезают буквы разной ориентации и цвета. Каждый из 24 сеансов будет включать выполнение примерно 20 проб зрительно-моторной и когнитивной задачи (контрольная группа: только зрительно-моторная задача, группы вмешательства: зрительно-моторная + когнитивная задача).

Дополнительные сведения о зрительно-моторных и когнитивных задачах приведены ниже. В первый, 13-й и 24-й дни испытуемые выполнят 20 тренировочных проб со средней скоростью маршевого задания (тренировка), за которыми следуют 5 проб с разной скоростью (тестирование) путем изменения скорости (а не амплитуды) шага. целевой эллипс, который перемещается по экрану. Затем испытуемым будет предложено выполнить по одному испытанию каждой простой и сложной когнитивных задач без выполнения маршевой задачи (только когнитивная задача). На 13-й и 24-й дни испытуемые также выполнят 5 тестовых испытаний в соответствии с заданием когнитивной задачи каждой из других групп (например, субъект, назначенный в группу простых когнитивных задач, сначала выполнит 5 тренировочных и 5 тестовых испытаний, одновременно выполняя простое задание). когнитивное задание, затем они выполняли 5 тестовых испытаний со сложным когнитивным заданием, а затем 5 испытаний, выполняя только двигательное задание). В течение всех остальных дней из 24 вмешательств испытуемые выполнят 20 попыток зрительно-моторной задачи средней скорости, выполняя только когнитивную задачу, необходимую для назначенной им группы.

Кроме того, на 1-й, 13-й и 24-й день исследователи будут измерять рост, вес и использовать весы, которые измеряют процентное содержание жира в организме участника (стоя босиком на весах). Субъектам будет предложено заполнить анкеты, которые будут включать информацию о медицинской, физической и социальной жизни, познании, уровне активности, качестве сна и уровнях боли (см. прилагаемые формы). Затем испытуемым будет предложено пройти компьютеризированное тестирование общей когнитивной функции и воспринимаемого здоровья с помощью когнитивной батареи NIH Toolbox и PROMIS (через приложение для iPad), а также бумажную оценку когнитивных функций (Montreal Cognitive Assessment). Во время теста NIH Toolbox Cognition Battery испытуемые удобно усаживаются на стул, положив руку на стол, и выполняют четыре теста: тест на тормозной контроль и внимание Фланкера (FLCAT), тест на сортировку списка (LSWMT), Тест сортировки карт с изменением размеров (DCCST) и тест скорости обработки (PST). Тесты FLCAT, DCCST и PST требуют, чтобы пользователь как можно быстрее выбрал объект на экране пальцем; LSWMT не требует никаких движений, а только перечисление объектов животных и фруктов, которые появляются на экране iPad. Субъекты могут пропускать любые вопросы или тесты, на которые они предпочли бы не отвечать или не выполнять их. Тест на равновесие проводится с просьбой встать на коврик, чувствительный к давлению (Zeno Mat), чтобы записать давление стопы и степень раскачивания тела. Им будет предложено стоять на месте с 1) открытыми глазами, 2) закрытыми глазами и 3) выполнением когнитивного задания, стоя на каждой ноге (стойка на одной конечности). Затем испытуемых попросят выполнить тест Timed Up and Go (TUG) в условиях выполнения когнитивной задачи (TUG Cognitive) и без дополнительной задачи (TUG). Тест TUG состоит в том, чтобы как можно быстрее встать из положения сидя, пройти 3 метра, повернуться и вернуться на три метра, чтобы вернуться в исходное сидячее положение. Каждый тест обычно выполняется менее чем за 30 секунд. Затем испытуемым будет предложено пройти тест на 10-метровую ходьбу, где в середине 8-метровой ходьбы они будут проходить по чувствительному к давлению коврику (ZenoMat), чтобы определить свойства походки. Тест ходьбы на 10 м будет выполняться с одновременным когнитивным заданием и без него со скоростью, которую они считают нормальной для себя, а затем с такой скоростью, с которой они могут ходить безопасно.

На 1-й, 2-й, 13-й и 24-й дни исследователи будут использовать беспроводные электроды с одноразовым клейким интерфейсом, которые будут помещены на протертую спиртом кожу мышц нижних конечностей для получения поверхностной электромиографии. После размещения электродов субъектам будет предложено выполнить три максимальных произвольных изометрических сокращения (MVIC) для каждой мышцы. Каждый MVIC достигается за счет того, что экспериментатор последовательно применяет ручное сопротивление с помощью ручного динамометра в самой дистальной части сегмента (ноги), к которому прикрепляется мышца. Затем испытуемому дается словесное поощрение, чтобы он двигал тестируемой конечностью в основном направлении движения мышц (например, Для четырехглавых мышц сопротивление применяется к дистальному отделу большеберцовой кости на уровне чуть проксимальнее лодыжек во время разгибания колена). Между каждым максимальным усилием будет предоставлен 1-минутный отдых для предотвращения усталости.