文摘
步态障碍的帕金森病(PD)是加剧了双重任务条件下需要认知或运动任务的同步性能。一心二用地行走赤字影响功能的移动,这常常需要走路而执行并发任务,如说话或携带一个对象。步态障碍的后果在PD是重要的,这包括增加残疾,增加跌倒的风险,降低了生活的质量。然而,有效的治疗干预一心二用地行走赤字是有限的。这个叙事评论的目标描述一心二用地行走赤字在PD患者,讨论电机和认知因素,可能导致这些赤字,一心二用地赤字审查潜在机制,讨论治疗干预措施的效果与PD一心二用地走赤字的人。
1。介绍
行走步态障碍和限制是普遍患有帕金森病(PD)。虽然步态异常不明显在PD的早期阶段,与疾病进展的发生率和严重程度增加。诊断后3年内,超过85%的患者临床上可能PD开发步态问题[1]。步态障碍的潜在后果PD意义重大,这包括增加残疾(2,3),下跌的风险增加,降低了生活的质量。瀑布是常见的PD患者和可能导致担心摔倒,受伤,住院治疗(4- - - - - -10]。估计患病率下降PD范围从40到90%,增加后续的持续时间(4,5,11- - - - - -16]。据估计,45 - 50%的人口出现走路时跌倒(5,17一般以平衡和步行赤字),确定为跌倒的危险因素(5,10- - - - - -12,14,18,19]。降低生活质量也与平衡在PD和步态异常,包括步态慌张步伐和冻结(2,20.- - - - - -24]。事实上,PD患者考虑流动性和行走限制是最糟糕的方面的疾病25]。
流动性在日常生活中经常需要行走在执行同步认知或运动的任务,如与朋友或拿着一杯咖啡。PD患者的步态障碍加剧了这种双重任务的条件下。近年来,一心二用地行走的研究已经迅速扩大。协会的步态障碍等不良后果增加跌倒的风险促使临床研究策略评估和治疗PD的双重任务走赤字。最近的一些评论的论文已经发表在双重任务的姿势和步态赤字在老年人和一般神经人口(26- - - - - -29日),但都没有专门针对PD患者。PD患者演示一心二用地赤字在各种各样的运动,包括姿势控制任务(30.,31日),上肢运动(32,33),和演讲34),本文的重点是一心二用地行走。本文的目标是描述一心二用地行走赤字在PD患者,讨论电机和认知因素,可能导致这些赤字,一心二用地干扰评估潜在的机制,讨论治疗干预措施的效果在PD患者一心二用地行走赤字。
2。一心二用地行走在PD赤字
单一任务在PD步态障碍包括速度和减少步幅和增加双肢支持时间和stride-to-stride可变性(35- - - - - -38]。与帕金森病的进展、步态异常恶化和慌张步伐,冻结,矛盾的或运动障碍的步态模式可以出现(39]。步态障碍在PD加剧了双重任务的条件下,以进一步减少步态速度和步幅(40- - - - - -46),减少了对称和左派和右派之间的协调措施47,48),并增加stride-to-stride可变性(45,49,50]。本节将回顾报道一心二用地走在PD和赤字将考虑因素影响这些赤字的大小。
2.1。个人、任务和环境框架
表1总结了一心二用地行走在PD患者的研究,包括相关的个人,每个研究的任务和环境特征。比较一心二用地行走赤字在研究是具有挑战性的,因为变化的方法。在表1双重任务条件下,衰减步行表示为一个百分比单任务操作的性能,通常被称为双重任务的成本(DTC =[双重任务-单一任务]/单一任务100)(51,52]。一心二用地赤字的DTC允许一个更直接的比较研究和提供了一种方法来评估的相对影响个人、任务和环境因素。例如,因而和他的同事们的研究测量步态速度转轨国家17%的温和的PD患者服用药物,当执行serial-3减法(步行约80米,45]。主和他的同事测量了步速转轨国家32%的温和的PD患者,药物治疗,走路时大约6.5在家里拿着一个托盘和计算听觉音调(43]。一心二用地行走赤字可以使用DTC,尽管这些研究比较不同的参与者的药物状态、使用的并发任务和环境行走发生的地方。因为多种因素之间的不同研究,目前尚不清楚大转轨国家报告的主和他的同事们将off-medication状态、更具挑战性的并发任务,或更复杂的家庭环境。当评估一心二用地赤字PD,重要的是要考虑个人特征如电动机和认知障碍的严重程度、行走和并发任务的复杂性,和整体环境提出的挑战。
2.2。个人因素
一心二用地走在PD的研究大大改变对参与者的特征。一心二用地行走赤字随着年龄的增加在健康成人(29日,60,61年),但PD患者持续展示一心二用地行走赤字比健康,年龄的人(42,44,50,54,59]。例如,奥谢和他的同事们发现PD患者步态一心二用地下降速度比健康的老年人,以步态速度和转轨−−19% 18% PD组相对于对照组(−7%44]。大多数研究研究了患有轻度到中度疾病严重程度,以统一帕金森病评定量表(UPDRS)和Hoehn Yahr分数,虽然疾病严重程度与双重任务走赤字(43,57]。大多数的研究检查并发任务绩效的影响在服用药物后状态,尽管少数研究检查一心二用地走在PD患者只off-medication状态(43,59]。研究了药物的影响证明一心二用地行走性能的改善药物治疗相比,off-medication [53,57]。一些研究专门检查患者PD和冻结53,55,59),电机响应的波动(45),或历史的瀑布62年]。例如,比较研究PD患者和冻结那些没有冻结证明增加一心二用地行走赤字向前行走时,转动,和向后走53,55,59]。
2.3。任务的因素
还一心二用地研究PD具有不同的行走和并发任务的特点。大多数研究水平地面上走在自我选择的速度,但一些包含更复杂的行走任务。例如,一些行走任务sit-to-stand转移和/或将43,46,53,54,57- - - - - -59),一个研究调查了向后走(55]。并发任务不同的类型(认知或运动),域和困难。并发认知任务包括心理追踪,如注意力任务(43,50,59[]或计算41,42,44,45,47- - - - - -50,55,56),语言流畅或会话任务(42,53,54),和记忆任务(46,50]。并发电动机任务一般较少使用,包括携带对象(40,43,46,57,58)或操纵对象(42,44]。目前尚不清楚电机或认知任务对走在PD患者的影响更大。一项研究发现类似的影响认知和运动任务(44),而其他的研究显示,影响更大的认知任务(42,46]。然而,任务整合方面的不同类型和复杂性,限制使直接比较的能力。研究表明控制任务域和多样的任务困难走在更复杂的任务有更大影响PD (40,54,56]。
通常,没有具体的指令提供关于哪个任务优先在双重任务的条件。在大多数情况下,参与者被要求把重点放在这两个任务或指令没有指定。然而,大多数研究量化双重任务的变化仅步行,没有测量并发任务的性能,使得它难以确定有工作的权衡。转轨提供了一种方式来评估权衡步行和并发任务性能(63年]。在研究研究了双重任务的变化在行走和并发任务,显示大部分都在下降(44,50]。只有一项研究演示了并发任务的改进和步行减少双重任务条件下(42),符合任务之间的权衡和并发任务的优先级在散步。
2.4。环境因素
研究系统的操作环境因素来确定影响一心二用地行走赤字在PD缺乏。大多数研究是在临床或实验室环境中进行的,但也有一些是在参与者的住所进行的(43,46,57,58]。研究家庭环境可能更具代表性的流动在日常生活的挑战。
总之,整个文学证实存在显著的双重任务赤字在PD的人行走,尽管参与者方法论的变化特点,任务要求和环境约束。这些赤字的程度似乎作为单独的函数,不同的任务,和环境的特点,但每个因素的相对贡献不是很好理解。需要小心控制的研究,以更好地量化这些因素如何影响一心二用地赤字在PD患者行走。
3所示。运动和认知因素一心二用地行走赤字
3.1。电动机的因素
目前尚不清楚如何运动和认知症状导致单一任务或一心二用地行走在PD赤字。运动表现型的PD异构,红衣主教刚性的特点,震颤,动作迟缓64年]。这些症状,以及主要障碍运动控制通路(65年),可以导致单和双重任务步态异常。这些因素的相对贡献可能随疾病进展。红衣主教症状可能作出更大贡献走路赤字在疾病的早期,虽然基本步态障碍可能晚些时候占优势的疾病。
单一任务走赤字一直伴随着各种各样的汽车在PD症状。例如,增加轴向刚度与贫穷有关性能单一任务的措施平衡和功能移动(66年,67年]。此外,刚度可能有助于减少下肢关节远足和向前弯曲的姿势走路时(39]。动作迟缓可能导致缩短步长和减少行走时步态速度(39]。姿势不稳定,另一个常见的运动症状,可能导致步态障碍,如增加stride-to-stride可变性和双肢的支持。
几个运动因素与一心二用地行走在PD赤字。双重任务步态速度与疾病严重程度有关,以Hoehn Yahr阶段(46和UPDRS运动子量表得分43]。PD运动症状的严重程度也与单和双重任务步态变化都断断续续药物(57]。一心二用地行走在PD患者的表现与绩效有关的措施平衡(46]。虽然不是一个特定的帕金森病的运动症状,一些(46),但并不是所有的43,57),研究发现之间的关联身体疲劳和一心二用地行走在PD赤字。PD的双重任务走赤字也基本步态赤字。双重任务的变化速度和步幅与性能相关的单一任务迁移测试在PD患者45]。此外,一心二用地行走赤字更大的PD患者和冻结的步态相比那些没有冻结(53,55,59]。虽然一心二用地行走赤字与运动症状严重程度和相关基本步态障碍,每个一心二用地行走赤字的相对贡献没有量化。
3.2。认知因素
PD与多种认知障碍有关,包括执行功能、注意力、记忆、语言、视觉空间的障碍(68年- - - - - -70年),这可能导致一心二用地行走赤字。认知变量在PD概况(71年)在特定认知领域和范围从轻微赤字严重痴呆影响多个域。据估计,19 - 30%的患者早,最近确诊PD出现认知障碍(72年- - - - - -74年),这些障碍的恶化与疾病进展(69年]。PD患者的轻度认知障碍的存在与发展相关的痴呆症在4年75年]。痴呆的患病率在PD估计26 - 44% (76年,77年),超过80%的人在20年内患痴呆症的诊断13]。抑郁症会加剧PD(认知障碍78年],抑郁症在PD的频率估计[25 - 33%79年,80年]。
特定的认知功能,如设置转移,分立、交替的注意,和响应抑制,可能特别相关的双重任务走(28]。一心二用地行走赤字PD与执行功能障碍有关,set-shifting,和关注43,45,46]。例如,因而和他的同事们(45)展示了一组之间的关系转变,以追踪测试,一心二用地步态的变化速度和步长。一心二用地改变步态变化与执行功能,包括设置转移和全球认知(45,50,57]。执行功能,通过测量布里克斯顿测试,也与步态速度(46)和步态速度转轨国家(43]。赤字的关注与更大的赤字有关步态变化(57)和增加步态速度转轨国家(43]。最后,抑郁症已经与步态速度下降和步态变化双重任务的条件下增加一些研究[46,57),尽管双重任务参数之间的关联和影响(包括抑郁和焦虑)不支持的所有研究[45]。
认知障碍可以导致双重任务走赤字以不同的方式。首先,他们可能会限制使用认知策略弥补步态障碍的能力。PD患者常常教有意识的策略来改善他们的步态模式,如专注于走较长的步骤。认知障碍的类型和严重性可能会限制使用这些策略的能力来弥补步态异常。同时,执行功能受损可能导致不恰当的或不安全的优先级的任务在双重任务条件下走路时。布隆医生和他的同事们提出的增加下降的风险,在PD患者可能导致部分从“姿势第二”优先级策略,并发任务的优先级高于走(81年,82年]。与这个想法一致,落在PD与减少性能相关的各种认知措施(83年,84年]。帕金森病认知障碍的患病率及其对双重任务走赤字表明他们是一个重要的因素。进一步的研究是必要的,然而,由于对认知障碍的领域和严重程度如何影响一心二用地行走赤字和他们对治疗干预的反应。
4所示。潜在机制双重任务走赤字
机制负责干扰之间的步行和PD患者并发认知或运动任务尚不清楚。因为多种因素导致双重任务走赤字,许多不同的机制很可能导致这些赤字。此外,并发任务的特点,如类型、域,和困难,将影响机制和资源参与双重任务的性能。本节将审查两个非特异性机制提出解释双重任务干扰在数量以及具体机制可能导致一心二用地行走在PD赤字。
4.1。非特异性机制
两个总体理论框架提出了解释一心二用地干扰。容量理论总结双重任务所需信息处理性能作为一个灵活但有限的资源(27,85年,86年]。任何给定任务的性能,如走路,需要一部分的能力。当两个任务并发执行,对有限资源的竞争导致了双重任务干扰和性能恶化的一个或两个任务26]。根据这一理论,信息处理资源,比如注意力之间可以灵活分配的任务,与许多因素可能影响资源分配(86年]。例如,一心二用地性能的差异可以导致整体能力的个体差异,和个体内变异双重任务的性能会产生瞬态变化的有效容量由于动机等因素,疲劳或兴奋(86年]。任务相关因素也影响着资源分配。例如,最近的一项荟萃分析表明,一心二用地步态速度下降不同的并发认知任务的函数在人口健康的年轻人和老年人和一般神经(29日]。
第二个一般理论来解释一心二用地干扰是瓶颈理论(87年]。根据这一理论,双重任务的性能需要串行或两个并发任务的顺序处理。双重任务干扰结果当两个任务争夺相同的处理资源。为了完成一个任务,第二个任务的处理暂时推迟,导致在第二个任务的精神性。一心二用地走研究的能力是有限的区分这两个理论,但这些一般机制可能通知方法的选择和随后的解释。
4.2。PD-Specific机制
几个PD的具体机制也可能导致双重任务走赤字。这些机制并不是相互排斥的,但可能重叠。一致的能力理论,第一次具体机制在PD患者减少运动自动性。自动性是指执行一个熟练的运动的能力没有意识或执行控制注意力指向运动(88年,89年]。站立和行走的控制先前被认为是自动的,但是在姿势控制的角色认知和执行功能越来越欣赏(26,28]。例如,在健康的年轻人和老年人,简单反应时间增加走路时相比,坐着,反映出更大的注意力要求走(90年,91年]。基底神经节提出了扮演一个角色在运动的自动控制65年]。在PD患者,基底神经节功能障碍可能导致减少运动自动性和需要增加控制运动的认知资源的依赖。在双重任务上肢运动,PD患者表现出更高层次的活动在运动前区和前额叶皮质与健康人相比,以功能性磁共振成像(92年]。同样,PD患者可能依靠更强大的认知控制力在走路,甚至在单任务操作条件下(37,93年]。如果运动自动性有助于减少双重任务走赤字在PD患者,康复策略旨在提高步行的自动控制应改善一心二用地行走。
第二个机制,可能导致PD一心二用地行走赤字是介导的基底神经节的障碍。多个并行通路通过基底神经节促进不同的功能,包括电动机、认知和边缘函数(94年- - - - - -96年]。多巴胺能神经元的变性PD似乎影响电动机和认知电路在基底神经节内。病理学的基底神经节电路项目背外侧前额叶皮层可能导致执行功能赤字与PD(著名的人97年,98年]。例如,特定的赤字转变,与双重任务走赤字PD (45),被认为是由背外侧前额叶皮层(98年]。一心二用地行走赤字提高anti-parkinson药物(53,57),支持汽车的想法和认知障碍是由于多巴胺能通路。然而,anti-parkinson药物的影响可能是有限的这些障碍由多巴胺功能障碍,和许多研究证明一心二用地行走赤字在PD患者服用药物后的状态。
第三个机制,可能导致帕金森病一心二用地行走赤字的的存在于非多巴病理学,这可能影响步态和认知。越来越欣赏的是,PD并不局限于多巴胺的病理,但包括其他神经递质系统,如5 -羟色胺、去甲肾上腺素,去甲肾上腺素和乙酰胆碱(71年,99年,One hundred.]。在多个神经递质系统功能障碍可能导致步态(101年,102年)和帕金森病认知障碍(71年]。因此,non-dopaminergic途径也可能导致一心二用地行走在PD赤字。与这个想法一致,一心二用地行走赤字持续即使PD患者最佳药(42,44,50,54,59]。
总之,研究表明,一般和特定的机制,可能导致一心二用地行走在PD赤字。这些机制并不是相互排斥的,每个可能取决于因素的相对贡献个人的症状描述和双重任务条件下执行的特定任务的组合。更好的理解机制负责一心二用地行走在PD赤字可以通知新颖的治疗方法,提高我们的能力来确定最佳干预措施。
5。治疗性干预措施:对一心二用地行走赤字的影响
各种干预措施的影响在单任务操作走在PD已经描述,但较少研究考察不同药物的疗效,手术、康复治疗一心二用地走在这个人口。因为在PD步态障碍加剧了双重任务条件下,在日常生活中是常见的,重要的是要理解各种治疗干预措施如何影响一心二用地行走。
5.1。药理干预
anti-parkinson药物的报道影响走在PD是可变的,即使在单任务操作条件。单任务操作的步行药物改善方面,包括步态速度和步幅,但可能不会影响其他人,像stride-to-stride可变性(38,103年,104年)、慌张步伐和冻结的步态39,105年,106年]。如上所述,anti-parkinson药物增加速度和减少可变性在一心二用地走在PD (57),甚至增加一心二用地步行速度在那些寒冷的53]。上面的研究考察了药物对并发任务性能的影响,所以目前还不清楚如果与改善是由于步行和并发任务之间的取舍。药物可以有有限或副作用等认知功能设置转移(107年和某些类型的学习108年,109年)关键一心二用地行走。因此,药物可以影响一心二用地步行或导致一心二用地走改进并发认知任务的性能为代价的。anti-parkinson药物在一心二用地行走的积极作用与多巴胺能的贡献机制是一致的,但持续的赤字在服用药物后状态表明non-dopaminergic机制也可能导致一心二用地干扰。
5.2。外科干预措施
单任务操作手术的报道影响行走是不一致的。例如,最初改善姿势控制和步态由于脑深部电刺激不持续超过2 - 9年110年]。在短期内,刺激丘脑核单任务操作可以提高步态速度和步幅,尤其是off-medication条件(111年,112年),但个人丘脑核刺激在服用药物后状态变量(113年]。到目前为止,没有一项研究对脑深部电刺激或烧蚀的影响手术一心二用地走在PD患者。有限的双重任务研究上肢运动是模棱两可的,一项研究显示没有影响丘脑核刺激(114年和一个显示下降115年]。
5.3。康复干预措施
有相当大的研究表明单任务操作培训与提高走在人与PD (116年- - - - - -122年]。然而,目前尚不清楚一心二用地行走赤字可以提高PD或实践,另外,临床医生是否应该教PD患者避免一心二用地改善安全条件123年]。各种康复策略改善一心二用地走在PD研究,大多数研究关注外部线索,认知或注意力的策略,一心二用地步态训练。
外部视觉、听觉或躯体感觉线索提高单一,一心二用地走在PD (42,124年- - - - - -129年),即使在那些新创PD (130年)或认知障碍(131年]。例如,罗彻斯特和他的同事研究的影响外部节奏的线索(听觉、视觉和躯体感觉)走在PD患者(128年]。暗示疗法提供了超过30分钟的家里,由九个培训单-和一心二用地走路和在各种功能性行走任务。速度和步长在单和改善一心二用地暗示行走条件。这些改进转移到noncued步行和保留在六周的随访中测试。作者建议,一心二用地改进可能是由于改进自动性走路散步。基于这一研究结果,外部暗示似乎单和双重任务条件下提高行走在PD患者。然而,研究提示训练不同的提示方式,培训时间,测试用于评估结果,后续的长度。还需要进一步的研究来确定信号的参数训练提供最伟大和最持久的好处在PD一心二用地行走。
认知或注意力的策略(例如,集中注意力在走长步骤)也可以改善PD患者的行走(125年,126年,132年),但证据的有效性认知策略来改善一心二用地散步是喜忧参半。双重任务条件引入并发任务需要认知控制。所显示的能力理论双重任务的干扰,需要直接认知资源并发任务可能会限制使用有意识或无意识的认知控制能力提高走在PD。一些研究表明,注意力可以改善一心二用地走(125年),而其他人发现注意力策略并不是有效的双重任务条件下(133年]。
最近干预研究结合双重任务步态训练和认知策略直接注意力的焦点和任务优先级。即使早期PD患者报告需要监控和有意识地纠正走路赤字(93年]。然而,研究表明,PD患者并发任务优先于姿势任务在双任务条件下,从而降低安全和增加跌倒的风险(82年]。一系列的干预研究已经检查了双重任务训练各种指令的影响关于任务优先级。训练指令优先改善步态行走速度和步幅单和双重任务条件下(125年,134年),保留30分钟134年]。双重任务训练指令将注意力同样行走和并发认知任务之间也改善了双重任务步态速度和步长,在保留30分钟(135年]。然而,相同的并发任务是用于培训和测量结果在这项研究中,所以目前还不清楚这些培训与改进推广到其他双重任务的组合。坎宁和他的同事们还研究了多任务训练和分散注意指令(136年]。在这项研究中,使用的并发任务在训练不同于那些用于测量结果。培训改善步态速度和节奏,提高留存在三星期的跟进。最后,布劳尔和莫里斯检查一心二用地训练使用variable-priority指令的影响,优先级在哪里走路和并发任务之间的转移(137年]。步态速度和步长训练一心二用地组合和改善在小说一心二用地行走的组合。并发任务的性能没有下降,表明一心二用地行走改进不是因为工作的权衡。作者认为实践可以减少步行和注意力的需求增加自动性,从而使个体与PD参加更具挑战性的并发任务。总之,这些研究表明,一心二用地步态训练是一种有效的干预,但不同的教学集的相对影响需要进一步的研究。
的局限性之一一心二用地走干预研究是缺乏一致性和验证一心二用地行走性能的措施。适当的结果的措施是必要的,以确定如果一个人与PD一心二用地行走赤字,如果一个给定的干预有效改善这些赤字。各种各样的测试,包括停止行走测试或走路和说话的时候记忆测试中,被用来评估老年人一心二用地行走性能(138年- - - - - -144年]。很少有这些措施检查PD人群(54,81年,145年),因此这些测试的心理属性在PD尚不清楚。需要进一步的研究来确定可靠的,有效的,敏感的措施来评估结果一心二用地行走在PD患者的表现和量化的响应不同的干预措施。
研究支持康复干预措施的有效性,包括外部提示,认知策略,和双重任务步态训练,改善一心二用地行走在PD赤字。新兴的研究检查额外的治疗方法来改善一心二用地行走。例如,跑步机训练和虚拟现实,设计将更复杂的任务和环境条件,已经被证明可以改善单一,一心二用地走在PD患者(146年]。未来的研究需要检查最佳治疗参数建立和小说一心二用地干预,行走的相对效力不同的干预措施,一心二用地行走是否改进推广新一心二用地组合,并在一定程度上改善双重任务走就留下了。
6。总结
本文综述了相关的基础和应用研究双重任务赤字在PD患者行走。步态障碍在单任务操作和双重任务条件下PD患者中普遍存在,带来严重的后果。一心二用地行走的严重性赤字似乎作为单独的函数不同,任务,和环境特征,尽管每个因素的相对影响不清楚。运动和认知障碍与双重任务有关赤字与PD人行走。然而,由于PD的临床资料是异构的,需要进一步的研究来阐明这些障碍的相对贡献一心二用地行走赤字。一系列的一般和具体机制可能构成一心二用地行走在PD赤字。的作用尚不清楚,但可能取决于一心二用地进行组合。这些机制通知的治疗干预措施。康复干预措施,包括外部线索,认知策略,似乎和双重任务步态训练,有效地降低一心二用地行走在PD赤字。然而,更好的理解个人的任务,和环境因素影响一心二用地行走赤字至关重要改进现有干预措施和确定新的治疗方法。
承认
这项工作是由美国国家卫生研究院,国立儿童健康和人类发展研究所(K01HD052018)。