相关的视觉空间能力和脑电图减缓帕金森症患者

文摘

背景。视觉空间的障碍是最早认知症状的帕金森病(PD)和PD-dementia经常预测。此外,在帕金森氏病患者认知地位与定量脑电图。这个横断面研究旨在探讨脑电图之间的相关性和视觉空间能力的放缓nondemented帕金森氏病患者。方法。57 nondemented帕金森氏病患者(17女性/ 40岁男性)进行了评估,全面的神经心理测试电池和高分辨率256 -通道脑电图记录。平均分割为每个执行认知测试将病人样本划分为正常或降低性能。电极被分为五个领域:额,中央,颞顶叶和枕。线性混合效应模型(LME)被用于相关分析和控制的混杂因素。结果。随后,低性能,LME分析ROCF成绩之间呈显著正相关和顶叶α和θ比(,)和枕α和θ比(,)。没有发现相关的组患者与正常视觉空间的能力。结论。我们得出结论,减少壁α和θ比率与视觉空间的障碍患者选择。这些发现表明,视觉空间的障碍在帕金森氏病患者可能受壁功能障碍的影响。

1。介绍

认知能力下降是常见的帕金森病(PD)患者,可能从轻微损伤明显痴呆(1]。认知症状是高度相关的,因为它们与生活质量,疾病的预后和照顾者负担(2]。认知障碍产生深远的经济影响个人和健康。在帕金森病认知障碍是主要特点是执行功能障碍、注意力、记忆、视觉空间的赤字(3,4]。先前的研究表明,视觉空间的干扰是最早认知能力下降的症状出现在PD (5,6]。这些赤字变得更加明显随着疾病进展(7),他们是独立的运动功能障碍的严重程度和整体知识的地位。有趣的是,患者选择与视觉空间的赤字或记忆障碍表现出更高的转化率帕金森病痴呆(PDD)比个人执行赤字(8,9]。

视觉空间的赤字的原因仍不清楚(10]。佩雷拉et al。11]表明,帕金森症和轻度认知障碍患者(PD-MCI)更有灰质萎缩occipitotemporal和dorsoparietal皮质与健康对照组相比。此外,以往的研究发现,这些模式与visuoperceptual和视觉空间的能力。这些结果符合视觉处理的dual-stream假设区分两个链接的视觉投影系统(12]。第一个系统扩展从该地区17(初级视觉皮层)背视觉路线走向的区域上颞叶和顶叶(occipitoparietal投影系统)。这些地区参与视觉空间的信息,比如运动的分析,深度,位置,方向,和3 d对象的特征。第二个投影系统,腹侧视觉流,负责模式识别(分析的形状、颜色、对象和脸)。它连接地区17下颞叶。

Biomarker-based检测可能导致更好地了解帕金森氏病患者的视觉空间的下降的原因。大脑活动放缓的振荡(以脑电图和梅格)已被建议作为代孕的标志认知功能障碍(1,13- - - - - -15]。Soikkeli et al。15),还老Dubbelink et al。16)显示出了明显不同的模式在脑电图频率帕金森氏病患者和健康对照组之间。作者发现减少β和α活动和一个类似的增加θ和三角洲活动。在PDD-patients,结果更加明显。一项研究表明,α1 PD-MCI[/θ比率是一个可靠的标志17]。此外,施密特et al。18)发现,α和θ比阿尔茨海默氏症患者区别于健康对照组。龟井静香的研究等。13)验证不足之间的正相关关系在PD和额叶执行功能脑电图放缓。这种关系表明,PD的赤字在执行任务中可能由于额叶功能障碍。基于这些发现,它将会是很有趣的探讨视觉空间的能力是否与顶叶和枕在帕金森氏病患者脑电图活动。

更准确地说,它是假设帕金森氏病患者与视觉空间的赤字清单脑电图放缓应在顶叶和枕叶特别明显,额相比,中央颞区。为了避免混淆和整体认知能力的脑电图慢相匹配的测试记忆广度措施(短期记忆)。反过来,这个协会预计将在额叶和中部相比,颞顶叶和枕叶区域。

2。材料和方法

2.1。学科和临床评估

参与者招募了2011年和2015年之间运动障碍门诊的巴塞尔大学医院或通过公告的瑞士帕金森病协会杂志》上。总共72 PD患者参与了这项研究。在这项研究中使用的数据从两个研究收集基线数据。第一项研究是一个以计算机为基础的,多维和疾病的具体培训的PD患者的认知已经发表(20.]。第二项研究是一个持续的PD患者组的压力管理训练。临床评估进行最佳用药患者的得分之和的电机部分统一帕金森病评定量表(UPDRS)第三次生氧化皮(21]。抑郁症是由贝克抑郁量表评估(BDI) (22]。据汤姆林森levodopa-equivalent (LED)估计et al。23]。入选标准为研究特发性帕金森病根据英国帕金森症大脑银行标准(24),从患者签署知情同意了。患者被排除在外,如果他们有其他严重的脑部疾病和德国语言知识不足或者脑电图和神经心理学测量分开超过60天。在这项研究中,57例PD患者的数据包括在内。15个患者被排除由于细微精神状态检查(MMSE) < 24分(),因为接受脑深部电刺激()或由于脑电图质量不足(,见下文)。

2.2。神经心理评估

患者评估与综合神经心理学测试电池。以下测试的电池被用于这项研究;钟图测试,Rey-Osterrieth复杂图测试(ROCF)副本任务(25),块设计测试(26),和语言数字广度(27]。

的钟图测试得分是根据Thalmann et al。28]。这是一个可靠的测量认知功能障碍(29日,30.]。时钟画测试与视觉空间的测试ROCF和块设计(31日,32]。

的ROCF是一种常见的神经心理筛查方法,视觉空间的能力(33,34]。特别是视觉空间的建设任务的复制变异措施而延迟变异表明视觉空间的内存性能(34]。ROCF,病人必须复制一个复杂的人物。之后,他们必须尽可能完成复制后30分钟的延迟。ROCF是评估根据Aebi Mistridis [35)基于Spreen和施特劳斯(36]。范围从0到36分。数据转化为教育和年龄控制分数据Aebi和Mistridis [35]。

块设计汉堡是一个分测验的修订韦氏成人智力量表(26]。开始的患者接受4,后来9块,两边各有不同的颜色模式。块的患者建立在限制的时间内预定的模式。范围从0到51分总和;值越低,表明更严重的视觉空间的障碍。

口头数字广度应用于衡量短期记忆。这个测试是一个分测验的韦氏记忆量表德国适应27]。考官大声读一系列数字必须重复的主题。每个正确重复系列获得点,要和得分从0到12点,值越大表示更好的短期记忆性能。

2.3。脑电图数据

在15分钟一闭上眼睛,静息状态,256 -通道脑电图记录(Netstation 300;EGI Inc .,尤金,俄勒冈州,美国)。参比电极Cz, rereferenced平均。采样频率是1 kHz。段> 35 s没有工件或睡眠视觉选择的迹象。脑电图是过滤(2500阶最小二乘滤波器;带通:0.5 -70 Hz,切口:50 Hz)和坏电极自动检测(使用TAPEEG软件)19)和视觉检查合理性。构件(如心电图和眨眼检测和去除的一个独立成分分析中的应用。渠道与坏激活插值(球形样条方法)。频率分析与“韦尔奇”方法(37]。汉宁窗和滑动窗口的4 s 80%坏窗户进行分析与自动的检测例程(19]。半自动处理数据的应用为了计算α(仅8赫兹)的相对实力和θ(4 - 8 Hz)频段整个大脑区域(参见图104)。相对α和θ的比率计算频率的结果。

2.4。统计程序

3.2.3 R软件版本是用于统计分析38]。统计学意义是水平。

线性混合效应模型(LME)与α、θ率作为因变量被用来测试脑电图慢之间的关系和视觉空间的考试分数。测试性能被用作固定因素和患者随机因素。因此,一个价值低于零表明越α和θ比率,降低测试性能。伦敦是一个线性模型,允许重复测量。该模型采用重复测量,产生的脑电图电极细分成五个脑区。一个详尽的搜索,根据Stocklin [39),与年龄、性别、年的教育、运动症状(UPDRS III),疾病持续时间、抑郁量表(BDI), MMSE, LED显示,性别和年龄的混杂因素对α和θ比率。LME的假设同方差性(均方差),线性,没有影响力的数据点,独立(共线性)。标准化残差的情节显示异构方差相关拟合值。进行对数转换以达到克劳利(提出一个正态分布的40]。对数变换后使用LME模型的残差正态分布在零附近,因此要求实现均匀方差(41]。随机效应表现出杂乱无章的情节安排在零附近。这证实了一个正态分布的错误(线性)41]。有影响力的数据点也不见了。此外,没有预测变量之间的相关性。

在第一步,LME计算显示α和θ之间没有相关性比率和任务的性能。因为这个发现,平均分割用于单独的潜在临床明显的不显眼的患者对视觉空间的能力。中值分割是分开计算每个神经心理测试。A组包括病人从最低的任务性能中位数和B组包括病人的平均表现最好的任务。临床和人口统计学变量值之间的分裂组织进行分析的以及或Mann-Whitney以及适当的。的差异相对α和θ左和右大脑半球之间的比例计算Wilcoxon配对签署等级测试。没有明显差异之间的相对α和θ比正确的——和帕金森氏病患者的左半球电极()。因此,分析是基于α和θ的综合数据比例正确,则电极位置。此外,比较结果,LME计算扩展块设计和数字广度的分数。

3所示。结果

帕金森氏病患者的视觉空间的减少将会是弱在这个人口(见表1)。描述性统计的临床表现,分在A和B两组中值,如表所示2。组A和B之间的显著差异在时钟绘图测试获得关于数字广度的MMSE和BDI关于疾病持续时间。否则组之间没有明显差异。详尽的搜索表明,性别和年龄都是混杂因素神经心理学测试使用。EEGα和θ比率是不同的男性和女性之间在各个领域(顶叶,,额,,中央,时间,,,枕,]。

3.1。钟画画

LME钟画画的测试结果如表所示3。显著降低α和θ比承认患者选择不正确绘制时钟帕金森氏病患者相比,有了正确的时钟。组的区别更明显的顶叶区域的中央,颞叶和枕叶区域。

3.2。ROCF

如表所示4ROCF, A组,结果显示,顶叶α和θ越深比越ROCF性能。增加了1.0分数ROCF壁α和θ增加率,,。也有显著正关联枕α和θ比率和ROCF性能ROCF组增加了1.0分数ROCF枕α和θ增加率(,,]。没有发现重大协会在其他皮质(见表4)。此外,协会从额顶叶区域是不同的,,,中央,,)和时间(,,)地区。之间没有显著差异在顶叶区域协会和协会在枕叶区域(,,]。在ROCF B组没有一个α和θ比率和ROCF之间的联系分数也不是在顶叶领域的协会之间的显著差异,其余地区的关联。

3.3。块设计测试

LME块设计测试结果如表所示5。α和θ之间没有显著相关性被发现比和块的设计性能。在A组块设计只是一个倾向顶叶α和θ比率之间的正相关和块的设计性能。增加了1.0分数在块设计测试增加了α和θ比率(,,]。没有发现其他的皮质协会。该协会在颞顶叶区域不同于协会区域(,,]。此外,有一个趋势协会之间的差异在额顶叶区域和协会(,,)和中部地区(,,]。

3.4。口头数字广度向前

结果在这两个数字广度组,A和B,α和θ之间无相关性比率和数字广度的性能(见表6)。然而,数字广度组略微倾向α和θ之间的负相关比率和数字广度的性能是可观察到的在额,,),中央,,,),和顶叶区域,,,]。没有其他协会的皮质。此外,协会在顶叶区域不同于枕骨区域,(,,]在a组在B组壁地区协会和协会之间的区别在中部地区,(,,)是可观察到的(见表6)。

4所示。讨论

本研究的目的是调查可能的顶叶和枕脑电图之间的关系和视觉空间的赤字放缓nondemented帕金森氏病患者。EEG放缓是衡量确定α和θ比例额,中央,颞顶叶和枕叶。视觉空间能力的评估是三个不同的神经心理测试:时钟测试,ROCF和块设计测试。LME被用来探索视觉空间的表演和α和θ比率之间的关系。

相比之前的发现,患者选择在我们的研究中显示,只有轻微的赤字在视觉空间能力3,4]。这可能是解释为高教育水平的病人在我们的样例。最近的研究表明,高等教育是预测认知衰退放缓(42- - - - - -44]。为了单独的潜在临床明显的不显眼的患者对视觉空间的能力平均分割使用。

这项研究的结果显示,患者选择与顶叶脑电图明显放缓视觉空间的赤字。这个结果符合发现分布形态测量学核磁共振分析,表明视觉空间能力之间的相关性在PDD-patients occipitotemporal变化和dorsoparietal皮质与健康对照组相比(11]。Nombela et al。45)也报道顶叶活动之间的相关性和视觉空间的性能。与我们的假设一致,EEG之间的关系和视觉空间的任务表现尤其明显放缓顶叶区域额相比,中央颞区(见图3)。此外,协会顶叶和枕叶区域之间不存在差异被发现在我们的样例。这一发现表明,协会不解释全球脑电图放缓,在先前的研究已经证明在PD患者46,47]。虽然其他先前的研究还表明,视觉空间能力不是与全球脑电图放缓衡量平均频率(48),还需要更多的研究来证实这一点。我们目前的研究结果也符合视觉处理的dual-stream假说声称occipitoparietal投影系统负责视觉空间的性能(12]。

在所有组测试成绩高于中值(即。,unimpaired visuospatial abilities), no correlations were found between the alpha/theta ratio and the task performances, indicating that a relationship between the visuospatial ability and the EEG is only measurable if the visuospatial ability score decreases below the median.

相比ROCF和块设计测试的结果,时钟画测试的结果表明,患者选择画一个不正确的时钟α和θ比率较低不仅在顶叶和枕叶脑区,而且在所有其他的大脑区域。患者选择一个完美的CDT-performance没有显示这个协会(见图2)。钟画画的神经解剖学的相关测试性能进行了一些研究,但研究结果不一致49- - - - - -52]。这种差异可能源于钟画画的措施也执行功能测试,数值和非文字记忆,视觉空间能力(34,53]。此外,松岗et al。52探索区域脑血流量之间的关系和不同的评分标准时钟测试阿尔茨海默氏症患者,显示不同的标准与不同的大脑区域。因此,可以得出结论:大脑不同区域之间的相关分析和CDT-performance整体分类成正确的和不正确的CDT-performance可能太简单了。因此,未来的研究应采用微分得分CDT-scoring标准来解开这个关系。

在我们的研究中,ROCF和块设计测试的结果是一致的。符合我们的研究结果,对于测试中,神经解剖学的相关性在顶叶和枕叶区域还发现在以往的研究54- - - - - -57]。然而,结果是更具体的比块ROCF设计测试。这个结果可以部分解释不同的认知过程所要求的不同的任务。因此,虽然ROCF主要visuoconstructive任务,与visuoperceptive优势,视觉空间的书写性的能力没有时间限制,测试块设计另一方面需要心理旋转以及几何分裂分析时间限制(下26]。

工作记忆数字广度的措施。健康受试者的研究,使用经颅磁刺激(58)或功能神经成像(59),能够显示出正确的背外侧前额叶皮层参与数字广度处理。此外,Gerton et al。59)报道,顶叶和枕叶区域被激活在数字广度任务。在目前的研究中没有发现协会脑电图放缓和数字广度之间的性能。然而,略微倾向α和θ之间的负相关比率和数字广度性能在额叶、中央,顶叶区域(见图3)。顶叶区域的参与可以解释为受试者使用视觉想象力的使用策略在数字广度测试(34]。消极倾向的解释可能是,数字广度的性能不是有关脑电图变化引起的放缓α和θ比例但转移的其他频率范围(例如,θ/δα或β/比例)。

从我们目前的研究结果没有显示显著差异有关中值分割组之间的混杂因素ROCF和块的设计测试。然而,子组之间有显著差异根据时钟测试性能。患者一个正确绘制时钟有MMSE得分低于一个完美CDT-performance患者。这一发现并不奇怪因为CDT和MMSE也是全球认知功能障碍的措施(28- - - - - -30.,60]。此外,许多研究发现之间的关联这两个测试(53,61年- - - - - -63年]。此外,PD患者——一个不正确绘制时钟BDI得分低于患者选择正确绘制时钟。这些发现是意想不到的,众所周知,有抑郁症和认知能力之间的联系(64年]。结果探索之间的关系严重的抑郁和时钟的性能测试不一致。一些作者报道明显呈负相关(65年,66年),而另一些发现最小或没有影响抑郁的严重程度和时钟之间绘制性能(61年,67年- - - - - -70年]。在目前的研究中,波罗的海干散货指数得分没有显著影响LME模型使用。然而,结果无法预测抑郁的严重程度是否影响认知能力。另一组数字广度性能之间的差异是发现和疾病持续时间。数字广度组患者的疾病持续时间较短比数字广度组患者b。这一结果与最近的一些研究表明工作记忆容量的减少帕金森氏病患者随着疾病进展(71年,72年]。因此,我们的结果可能是由于抽样过程基于右偏态样品. .

而在本研究性别(见图1)和年龄被认为是在LME的混杂因素,因此得到了控制,其他作者发现只有很小的影响这些变量的脑电图活动(46,73年]。因此,还需要进一步的研究来确定性别和年龄对脑电图的影响在帕金森氏病患者放缓。

我们的研究的一个限制是,计算ROCF分数是基于标准的人口而计算几十块设计测试和数字广度是基于我们的研究人群,限制的比较测试。此外,由于只有17岁的57个病人样本是女性,性别对脑电图的影响限制泛化。尽管性别的不平等分布是众所周知的在PD (74年,75年)一个平等的性别分布在将来的研究中应考虑。本研究的另一个限制是,没有包括健康对照组。因此,得出的结论是,发现特定的PD患者不能画。此外,由于我们采用了基于先验假设模型,我们放弃了占多重比较。因此结果的解释应谨慎对待,记住相关的发现的概率增加执行的测试。总之,在视觉空间的患者选择只有轻微的赤字能力视觉空间的性能与顶叶和枕脑电图放缓。EEG之间的关系和视觉空间的任务表现尤其明显放缓顶叶区域额相比,中央颞区。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是支持部分由雅克和格洛丽亚Gossweiler基金会,帕金森瑞士,海德薇Widmer基金会和瑞士国家科学基金会(SPUM 33 cm30_140338)。彼得·富尔的研究由瑞士国家科学基金会支持,瑞士多发性硬化症协会、突触基金会,帕金森瑞士,诺华制药研究基金会,Gossweiler基金会Freiwillige Akademische法理社会巴塞尔Mach-Gaensslen-Stiftung, Botnar基金会bangert基金会和无条件的研究经费来自行业(罗氏,AbbVie生原体和通用电气(General Electric)。

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