结合认知并发任务与电机或电机 - 认知任务：在帕金森病哪个更好做作微分的水平？

摘要

介绍。认知能力的下降通常与PD运动障碍共存。多任务设置提供了适当的措施，以评估运动和认知障碍之间复杂的相互作用。其主要目的是分析其并发任务，我。即，电机或混合电动认知，结合认知任务PD患者的疾病的轻度和中度水平之间更好的不同。方法. 37名特发性帕金森病患者（男性19名，女性18名）完成了双重和三重任务，将认知任务（音位流畅性）与运动（蹬踏）和/或认知-运动混合（追踪）任务相结合。考虑到Hoehn和Yahr量表，确定了轻、中度残疾PD组。对每一个并发任务进行混合方差分析，比较低PD和高PD残疾组在单、双、三种情况下的表现差异。以认知状态为协变量进行补充混合ANCOVA分析。结果。发现在认知 - 运动混合（跟踪）任务，演出无论是在双路和三路条件的残疾PD组之间唯一的显著差异。我们的研究结果显示，对于轻度更好的表现，而不是在单一条件的任务中度残疾组和轻度残疾群体的双重和三重条件时，与由中度残疾组显示的那些的水平显著下跌。该组条件的相互作用仍显著当认知状况进行统计控制。结论。运动-认知任务与认知任务相结合的产物。,fluency) successfully differentiated between mild and moderate PD patients in the context of dual and triple multitask sets even when the cognitive status was statistically controlled. Our results highlight the importance of jointly measuring the complex interplay between motor and cognitive skills in PD.

1.介绍

帕金森病(PD)主要表现为运动能力的进行性损害[1]。然而，认知衰退通常与运动损伤共存作为神经变性进程的结果[2]. 尽管认知障碍和运动障碍在帕金森病中的关系[3.]，认知能力通常是被测量的，不管是运动障碍还是其他非运动性疾病的特征，都没有得到足够的重视[4]。

运动和认知成分之间的相互作用似乎决定了帕金森病的功能能力，在评估帕金森病进展时应同时考虑[5]。因此，在日常生活中随意运动很少是完全自动的，因此征收，可能损害认知能力[认知需求6]. 相反，由于帕金森病患者的运动自动性丧失，对注意力资源的更高要求似乎是为了保持运动幅度、节奏或姿势[7,8]。由于一些注意资源必须分配给随意运动，执行并发认知任务可能在PD患者的运动性能干扰[9]。

concurrent-task范式(多任务设置)构成一个适当的范例来评估电机之间的相互影响和认知成分因为互惠的成本可以很容易地估计考虑电动机和认知任务的性能是如何阻碍了在并发情况下关于表演的唯一条件。分析帕金森病认知和运动障碍之间的关系，有助于评估症状的进展，优化干预措施的有效性，最终提高患者的生活质量[10个]. 同时任务范式提供了一种测量共享注意资源的能力的方法，以满足两个或多个同时任务（例如，通常是两个“双任务”或至多三个“三任务”）的要求，这些任务用于测量认知、运动或两种技能[11个]。由于PD导致竞争可用注意力资源的运动行为的自动性的丧失，在双重条件下的执行力预计会下降，特别是当同时进行的任务对运动和认知的要求很高时。尽管子公司电动机和认知过程通常涉及到在大多数实验任务(例如,知觉过程和运动反应),要求最高的任务的认知或运动组件对应于那些依靠自愿过程,更耗费资源的,而那些可以被视为核心流程实现主要的目标性。

据我们所知，目前还没有研究分析这三种情况对PD患者的影响，但考虑到健康老年人的相关报道[德意志北方银行]与在双重情况下观察到的情况相比，帕金森病患者的表现也可能下降。

在健康的老年人进行了一些研究指出，多任务的成本（即，在相对于单个条件并发条件表现worseness）中均高于电机马达任务集[电机认知13个- - - - - -15个]。从PD患者的研究中得到的证据并不是结论性的。因此，尽管一些研究发现，在运动-认知双重任务组中，双重成本有所增加[14个,16个]，一些证据指出了电动马达和马达认知双重任务集[类似的双重任务成本17岁]. 即使当较高的双重成本与运动认知双重任务集相关时，也不清楚哪一个并发任务，认知或运动，可能导致较高的双重成本。此外，还应考虑在多任务环境下进行的混合运动认知并发任务可能对认知负荷产生的具体影响。应仔细衡量双重成本，以防止混淆双重影响和与残疾水平相关的不同需求[18岁- - - - - -20个]或处理机构之间的干扰参与了并发任务[21岁]。因此，当并发任务涉及输入处理的类似过程时，可以人为地增加多任务成本。根据任务响应标准选择响应或刺激-响应映射。在这些情况下，心理集的组织将更加困难，并发性能更容易出错和变慢[21岁]。

我们的目的是阐明其并行任务（即，电机或混合式电动机 - 认知）结合认知任务是更好PD患者之间进行区分与疾病的轻度和中度水平[22个]. 分别在单、双（流利蹬踏；流畅蹬踏）和三（流利蹬踏）条件下进行语音流畅（认知）、蹬踏（运动）和蹬踏（混合）三种任务。比较轻度和中度残疾帕金森病组的单、双、三项表现，并对认知状态进行统计学控制。在帕金森病患者同时进行的认知任务中，言语流利性任务被广泛研究[23个,24个]。不同于动作流畅性[25个- - - - - -28个，语音流畅性似乎在帕金森病中相对未受影响[23个,24个]。在运动任务方面，自动化的运动活动，如骑自行车或蹬车，是并发任务的良好候选，因为它们提供了更纯粹的运动测量，并防止对运动性能的认知干扰。结果显示，这些任务似乎在PD患者中得到了很大程度的保留[29个,30个，甚至有报道称，在PD患者的几种认知测量中，双重成本也有所改善[31个,32个]和其他运动同步任务[11个，当此并发任务以双重范式实现时。跟踪测试是一个简单的任务，需要视觉空间和精细的运动技能，以快速跨越一系列的圆圈顺序安排。这项任务是专门为在临床实践中可靠地测量双任务能力而开发的[33个]并且不太可能与主认知干扰（即，词汇接入）和马达（即，自动下肢运动）的处理机制，分别参与流畅性和在蹬踏。

在通过McIsaac等光双重任务分类的。(11个]对于复杂度和新颖性更高的并发任务，期望有更高的双重成本。因此，流利性跟踪应该比流畅性蹬踏更可能表现出双重成本，而且在流畅性和跟踪并发任务中也更可能被观察到，因为这里隐含的复杂性和新颖性要比蹬踏任务中隐含的多。由于难以增加，预计在三倍条件下而不是在两倍条件下会有更高的成本，而且在帕金森病的晚期而不是早期阶段也会有更高的成本。在静态控制一般认知状态的情况下，对于认知并发任务，甚至对于混合认知运动任务，都应减少或消除群体差异和双重或三重成本。

2。方法论

2.1。参与者

我们招募了37名患有特发性帕金森病的个体(19名男性和18名女性)进行基线分析。所有PD患者均经神经科医生临床诊断为特发性PD，并在服用抗帕金森药物后，在左旋多巴状态下进行了临床试验(他们报告左旋多巴已完全发挥作用)。受试者是从帕金森协会招募的。如果他们的年龄在50到85岁之间，正在接受左旋多巴治疗，经历了运动反应的波动，并且能够独立行走，他们就会被邀请参加。5名患者被排除在外，因为他们没有完成所有的任务。

根据Hoehn和Yahr量表，参与者被分为轻度残疾(疾病的I期和II期)和中度残疾(III期和IV期)[22个]。该量表在国际上用于帕金森病的全球评估，旨在测量与疾病进展相关的损害。所有参与者均无严重残疾(第五阶段)。

所有患者均根据《赫尔辛基宣言》书面知情同意参加本研究。本研究方案经教育与运动科学学院研究伦理委员会批准，编号为12-2205-17。

2.2。评定

2.2.1。步态

此变量是使用带Wiva®传感器的行走协议评估的[34个]，放置在L4-L5脊髓节段的一组无线惯性检测装置。Wiva®传感器包括加速计，磁力计，和陀螺仪，其允许专业人员及从业人员收集关于漫游协议期间所取得的步态的时空参数的信息。The Walk protocol consists of the patient moving in a straight line along a corridor of 80 cm for a distance of 10 m at a constant speed. This protocol is repeated twice, and the average of the obtained data is recorded. Variables recorded are stride speed (m/s), cadence (strides/min), stride length (m), simple support duration (s), double support duration (s), and gait cycle duration (s). All thes information was saved and sent to a PC via Bluetooth with Biomech Study 2011 v.1.1.

2.2.2。认知状态

参与者的认知状况采用蒙特利尔认知评估(MoCA) [35岁]。该MoCA测试是一种广泛使用的工具，它包括22个项目和用于屏幕例疑似轻度认知障碍。对于该MoCA总得分范围从0到30点。它包括从以下认知领域的项目：内存，命名，语言，视觉空间/执行功能，抽象，注意/浓度/计算，和方向。在这项研究中，我们使用西班牙语的规范性得分年龄和教育程度[36个]。

2.2.3条。运动任务

其主要涉及由患者的机械或重复物理移动的任务是代表性的纯运动的任务。它适用，因此，该必然涉及身体的运动的任何工作。由于病人的特点，所选择的马达的任务是蹬踏，其由室内循环的[37个,38个]一段60秒，在就座位置进行。患者，在有扶手的椅子就座，调整踏板和开始测试之前执行一小热身。该测试包括一系列循环（无阻力）的来回熟悉室内循环。然后，循环计数器设置为“0”，参与者被告知他/她必须持续60秒，以恒定的速度和节奏，它允许在同一时间，他/她是蹬踏主题发言踏板。

2.2.4。认知任务

选择用于研究开发的认知任务是音素言语流畅性任务。言语流畅性任务通常包括在神经心理学评估，以表明与神经退行性疾病如PD [人认知障碍39个]。任务在本研究音韵流畅性的任务,每一个病人说尽可能多的单词超过60秒,开始他们的指定的字母P, R,或M,此前表示,没有有效的专有名词或单词来源于他人(口头结合和话说来自同一个家庭)。以字母P、R和M开头的西班牙语单词出现的频率是相似的。为了避免学习效果，每个字母只在一个实验条件下使用。

2.2.5。电动认知任务

这项任务包括用铅笔在一张包含319个圆圈的A3纸上画一条线，这些圆圈排列在一条路径上[33个]。在一个模拟试验之后，参与者有60秒的时间在不举起铅笔的情况下沿着路径绕圈。在60秒内用铅笔画出的圈数被计算出来。

2.2.6。双重和三重任务

在简单条件、双重条件和三重条件下，语音流畅度（正确单词数）、跟踪（交叉圆圈数）和蹬踏（蹬踏次数）也有相同的测量。音位流畅性是通过60秒内从指定字母开始的正确单词数来衡量的。在跟踪任务中，用铅笔在60秒内划过的圈数被记录下来。在蹬踏任务中，60秒后记录蹬踏次数。

2.2.7条。程序

这些任务由每个患者单独完成，在一个宽敞舒适的位置，并始终由评估人员监督。患者坐在无扶手的椅子上，椅子高度为47厘米，靠背固定在墙上。病人面前有一张72厘米高的桌子。研究人员给参与者安排了任务，每周七天，而且总是在早上。实验在两周内完成，每个病人的所有测量都在同一天进行。

所有的任务和条件都适用于样本参与者[40个]。任务是首先在单个条件和以下列顺序进行：（1）音位流畅，（2）跟踪，和（3）的蹬踏。Subsequently, the tasks were performed in the dual mode in a counterbalanced manner, combining them as follows: phonemic fluency + tracking and phonemic fluency + pedaling or phonemic fluency + pedaling and phonemic fluency + tracking. Finally, for the triple-task condition, participants were asked to perform the phonemic fluency, the tracking, and the pedaling tasks simultaneously. In these dual and triple conditions, participants were asked to perform the phonemic fluency jointly with the another concurrent task (either with tracking or with pedaling task) for 60 s.

2.2.8。统计分析

通过测量集中趋势(均值)和离散度(标准差)对样本进行描述性分析，从而根据样本所处的阶段对描述进行分层。学生的t时空参数，音位流畅（简单，双带查询服务，带双蹬，和三），跟踪（简单：-tests通过比较轻，中度残疾群体的年龄（岁），受教育年限，MoCA评分和步态进行，双，和三），和蹬踏（简单，双，和三）。混合ANOVA分析来对音位流畅，跟踪，并在下面的组合蹬踏任务单，双条件之间测试组间差异（轻度和中度残疾）：音位流畅跟踪和音位流畅蹬踏，考虑该MoCA总分作为协变量。类似地，混合的ANOVA分析还进行了为每个下面的任务单和三条件之间的测试组间差异：音位流畅，跟踪，和蹬踏，还控制用于的MoCA总得分。在附图中所表示的估计边际手段对应于平均分数为所考虑的因素（即，残疾和条件）组合的每个电平，调整的认知状态的协变量。多重比较事后Bonferroni校正被用于评价成对显著比较。α值在0.05建立了所有的分析，和部分Eta平方值报告为混合ancova中效应大小的估计。

3.结果

3.1。组间比较

轻度和中度残疾组间的比较见表1。虽然在一般情况下，轻度残疾组的表现更好，但只有在步幅、单情况下的跟踪、单情况和三种情况下的踏板方面才有显著差异。

3.2。比较单一条件和双重条件

单因素和双因素组间差异的混合方差分析（见表2和数字1(a)残疾组因素的主要影响仅在跟踪和蹬车方面，而在与跟踪或蹬车结合的流畅性方面没有发现;(b)结合追踪时，单一和双重条件下的流利性有显著差异，但没有显著的群体互动;(c)当结合踩踏板时，音素流畅性无显著差异;(d)在跟踪任务中，与流利性结合时，单语条件与双语条件之间，与残疾组之间的交互作用存在显著性差异;和(e)踏板任务的显著差异时，结合流利只对条件，但没有显着的群体互动。

条件中的显著差异在混合ANCOVA消失时，MoCA评分包括作为协变量，而对于残疾群体因素主要影响的跟踪和蹬踏任务，任务条件和残疾组跟踪的显著互动，仍然显著（见表2). 事后Bonferroni测试显示（a）轻度残疾组仅在单一情况下表现较好，（b）轻度残疾组仅在单一和双重情况下表现不同。

3.3。比较单一条件和三重条件

与上述双条件下的结果类似，单条件和三条件之间的比较表明（见表3.和数字2)（a）残疾组因素的主要影响只表现在蹬踏上，而不表现在流利性和跟踪上；（b）音位流利性的单一条件和三个条件之间存在显著差异；（c）条件和条件与组因素之间的交互作用的跟踪任务存在显著差异；（d）单、三种蹬踏条件的差异显著。

类似发现双和简单条件之间的比较这些结果，在实验条件下显著差异在混合ANCOVA消失当MoCA评分被列入作为协变量（参见表3.)。只有情境组的互动对追踪仍有重要意义。Bonferroni的两两比较显示(a)轻度残疾组仅在单一条件下表现较好，(b)轻度残疾组仅在单一条件和三种条件之间存在差异。

4.讨论

我们的结果显示性能显著越差更禁用PD组中为纯马达（踏）和混合（跟踪）的任务而不管在实验条件（即，单或双）。然而，残疾人群体表现在认知任务（流畅性）类似的性能，无论是实验条件的。在与以往的研究[行23个,24个]，我们的研究结果指出，在PD患者中，语音流畅度的测量似乎相对未受影响，而且不够敏感，无法在双背景下区分疾病的轻度和中度残疾阶段。

类似的双重成本。,worsening of performance in dual compared to single condition) in both disability groups were observed in fluency (when combined with tracking), pedaling (when combined with fluency), and tracking tasks (when combined with fluency), but not for the fluency task when combined with pedaling. As expected [11个]，与蹬踏流畅性任务的组合，一个纯粹的运动任务在很大程度上保留在PD患者[29个,30个]无论实验条件如何，似乎都对流畅性表现的相似性负责。此外，当认知状态测量作为协变量包含在模型中时，流畅性与追踪、蹬踏与流畅性以及追踪与流畅性结合时的所有表现差异均被抵消，支持这一观点，即帕金森病的双重成本可能在很大程度上与认知状态有关，即使是与几乎纯粹的运动任务，即蹬踏任务相关的认知状态也是如此[7- - - - - -9]。

与假设一致的是，与流利性任务一起执行的跟踪测量是唯一对残疾PD组之间的条件差异敏感的组合。与观察是什么在骑车加上流利,跟踪任务是敏感的检测到明显的性能提升轻度比中度残疾组单一条件和显示性能的显著下降的双重条件轻度残疾团体达到类似水平显示中度残疾集团。因此，跟踪任务是唯一能够在并行任务范式中检测出PD残疾组之间差异的任务。

在另一方面，马达（即，踏），特别是认知（流畅性）的任务，在多任务环境残疾组之间的辨别失败。因此，虽然蹬踏性能是比即使在统计学控制的认知状态中度残疾组轻度显著差，差异在单路和双路的条件类似。关于流畅性作业，当认知状态协变量被认为是残疾群体差异中。

只有混合任务表现在多任务环境残疾群体之间的分化的能力。我们认为难度，新颖性和认知 - 运动需求之间的微妙的关系应当是确定的敏感性的运动，认知，和PD认知运动障碍的作用是至关重要的。

在跟踪任务组和条件之间的相互作用是健壮和保持显著当认知状态进行统计控制，提示其具体的马达认知混合性质负责捕获由条件残疾组之间的差异。然而，相反的是已在健康老年受试者报道[德意志北方银行]以及McIsaac等人对分类法中难度维度重要性的期望。[11个]三重任务条件下的结果基本相同，说明三重任务条件下难度的增加对残疾组比较没有任何影响。可以预期，除了并发任务的运动或认知性质外，其他任务规范将有助于克服在检测PD相关缺陷的能力方面缺乏共识的问题[14个,16个,17岁]。我们的研究结果表明，困难度和新奇度维度可能在一定程度上导致了双重模式下PD残疾人群之间差异的检测。然而，由于在试验条件下，几乎所有的任务组合的主要结果都保持不变，因此，我们认为难度等维度在调节双重效应方面并没有如此相关的作用。

我们的研究结果强调了共同测量运动和认知能力之间复杂的相互作用在PD [重要性4,5，不仅在多任务设置，而且在单一条件下的性能。只有那些施加了运动-认知混合需求的任务似乎才能够检测出在单一条件下的残疾水平和在同时条件下的表现恶化。甚至在认知能力下降得到控制的情况下。在多任务环境下，具有更纯粹的认知或运动成分的任务似乎不足以检测与PD进展相关的变化。

本研究还存在一些不足之处，有待进一步完善。首先，样本量必须扩大，并应考虑控制身体活动或特定的运动干预措施，因为这可能对每个残疾群体的运动症状进展产生不同的影响。同样，为了研究与PD患者在并发任务中的双重表现差异，纳入健康对照组也被认为是有意义的。为了对运动-认知任务组合的可能性有一个完整的认识，添加运动-混合任务配对将是有用的。最后，语音流畅性任务替代动作流畅性模式应该是相关的，因为它显示出更高的敏感性进展的PD。

5个。附加点

（1） 轻中度帕金森病患者的混合运动认知任务。（2） 轻度组在双重条件下表现恶化，与中度组相匹配。（3） 混合任务的组间差异没有被认知状态抵消

数据可用性

音位，流畅性，用于支持该研究的结果跟踪，乱蹬数据由研究伦理委员会的教育和体育科学系，以保护患者隐私的限制。数据可从HealthyFit组，电子邮件：ghi22@uvigo.es，对于谁符合标准访问机密数据的研究人员。

利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

作者的贡献

Arturo X. Pereiro对作品的设计做出了重大贡献，解释了数据，准备了手稿，并批准了最终版本;Bea Resua对数据的获取、分析和解释做出了重大贡献，起草了工作，并批准了最终版本;David Facal对作品的设计做出了实质性的贡献，进行了数据解释，起草了手稿，并批准了最终版本;Jose Maria Cancela对作品的设计做出了实质性的贡献，进行了数据解释，并对手稿进行了批判性的修改，加入了相关的知识内容，最后通过了最终版本。

致谢

作者感谢Pontevedra省帕金森协会的合作，感谢他们为这项工作的发展提供的兴趣和设施。这项工作得到了Xunta de Galicia (ED431C 2017/27;(参见607c -2017/02)。

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