Интенсивная оценка исполнительных функций, основанная на результатах в играх когнитивного тренинга

Исследователь Antonio Javier Sutil Jiménez излагает в этой статье наиболее существенную информацию исследования «Интенсивная оценка исполнительных функций на основе показателей выполнения когнитивных тренировочных игр», в котором участвовала наша платформа когнитивной стимуляции, NeuronUP.

Авторы и участвующие университеты

Это исследование возникло на основе исследования Estudio PENSA, цель которого заключалась в изучении влияния на прогрессирование ухудшения когнитивных функций посредством персонализированной интервенции по поддержанию здорового образа жизни в сочетании с природным соединением зелёного чая, называемым эпигаллокатехин галлат. Исследование PENSA было возглавлено Barcelonaβeta Brain Research Center (BBRC) и Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), и в этой работе они сотрудничали с другими испанскими университетами и NeuronUP для инновационного изучения исполнительных функций с помощью удалённого мониторинга.

Среди некоторых авторов стоит выделить, что концептуализация этого исследования была выполнена Natalia Soldevila-Domenech, Ilario de Toma и Rafael de la Torre, принадлежащими к IMIM. Также в анализе данных, их интерпретации и написании рукописи участвовали исследователи из Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, Instituto de Salud Carlos III, Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES) из Мадрида и Monash University de Melbourne. Кроме того, участие Iñigo Fernández de Piérola и Carolina Sastre от NeuronUP было важным для сбора данных, при этом стремились избежать конфликта интересов в отношении полученных в исследовании результатов.

Целевая популяция

Целевая популяция этого исследования состояла из людей без когнитивного ухудшения в возрасте от 60 до 80 лет. В частности, был взят подмножество из 56 человек из Estudio Pensa: 23 мужчины и 33 женщины указанной возрастной группы. Участники постепенно включались в исследование группами по 9–14 человек.

Сначала было подтверждено, что это популяция с повышенным риском болезни Альцгеймера, поскольку они были носителями гена APOE-ε4. Впоследствии была проведена стандартизированная нейропсихологическая оценка, чтобы убедиться, что у участников не было нарушений когнитивных функций и их показатели были в норме. Кроме того, участники должны были соответствовать критериям субъективного когнитивного ухудшения (DCS). 

Субъективное когнитивное ухудшение (DCS)

Субъективное когнитивное ухудшение (DCS) — это устойчивая субъективная оценка человеком того, что у него наблюдается снижение когнитивных способностей по сравнению с его обычным состоянием. Этот термин был введён примерно десять лет назад с целью выявления повышенного риска развития лёгкого когнитивного нарушения или болезни Альцгеймера у тех, кто испытывает такое субъективное ощущение.

Эта концепция является крайне актуальной, и с момента её появления число исследований, связывающих DCS и когнитивное ухудшение, не переставало расти. Для получения дополнительной информации можно обратиться к исследованию, опубликованному в Lancet Neurology*, в котором участвует José Luis Molinuevo, также автор рассматриваемой здесь работы.

Оценка — Лечение

Программа когнитивного тренинга

Программа когнитивного тренинга была создана с использованием 36 упражнений нейрореабилитации платформы NeuronUP, которые участники выполняли удалённо на своих компьютерах или планшетах.

Сначала участникам проводили очное обучение использованию платформы и проводились две короткие сессии для знакомства с упражнениями. После этого проводился план тренинга, разработанный нейропсихологами, который включал 8 упражнений на исполнительные функции, 6 на память, 6 на речь, 6 на внимание, 7 на визуально-пространственные навыки и 3 на ориентацию. Эти упражнения были отобраны с целью охватить различные когнитивные домены, связанные с болезнью Альцгеймера, и внедрялись ежемесячно в течение 12 сессий. Эти сессии проводились с частотой 2–3 раза в неделю, каждая сессия состояла из 3 упражнений длительностью около 10 минут каждое.

Полная программа длилась 12 месяцев. Первые два месяца были посвящены знакомству участников с работой игр для контроля эффектов обучения, поэтому их не анализировали. Результаты за третий месяц использовались как показатель исходного уровня, предполагая, что к этому моменту участники достигли оптимального уровня в каждой игре. Таким образом, третий месяц считался отправной точкой. Показатели за месяцы с 4 по 12 использовались для мониторинга когнитивных изменений с течением времени.

Была разработана система оценки для оценки ежемесячной производительности по каждой игре. Система оценки NeuronUP состояла из целого числа, указывающего на уровень сложности, на котором участник играл чаще всего, и десятичной дроби, отражающей количество правильных и ошибочных упражнений и затраченное время. Использование наиболее часто используемого уровня сложности считалось консервативным критерием для оценки когнитивных изменений, а включение десятичной части увеличивает вариабельность оценок в пределах одного уровня сложности. 

Механика упражнений

Было два типа упражнений, которые имели от 9 до 12 уровней сложности. Эти два типа упражнений были: (1) рабочие листы, уровень сложности в которых не меняется автоматически, и (2) игры, тогда как игры меняли уровень автоматически. В играх начальным уровнем сложности был 2–3, и он менялся в зависимости от результата участника. Для перехода на следующий уровень было необходимо успешно выполнить 5 упражнений, а для понижения уровня — допустить 3 ошибки. Хотя каждый месяц предоставлялось одинаковое количество упражнений, сложность могла варьироваться, так как начальным уровнем был максимальный уровень сложности, достигнутый в предыдущем месяце.

Пример упражнений

1. Balance the Bags (Уравновесьте сумки): Появляется человек на кассе магазина, и он должен разложить все товары по пакетам. Задача заключается в расчёте веса каждого товара так, чтобы каждая рука несла одинаковый вес. 
2. Home Delivery (Доставка на дом): Появляются несколько зданий, которые поочередно загораются. Задача — запомнить порядок зажигания и воспроизвести его в обратном порядке.

Традиционные тесты и сравнение с версиями NeuronUP

В дополнение к нейропсихологической оценке, проведённой в Estudio PENSA, была выполнена широкая оценка, включающая меру глобальной когниции, которая являлась основным результатом исследования PENSA — Alzheimer Disease Cooperative Study Preclinical Alzheimer Cognitive Composite (ADCS-PACC) и модифицированная версия (ADCS-PACC-plus-exe), включающая баллы за интерференцию по Струпу и гибкость по FDT. Также использовались Mini-Mental State Exam (MMSE) и Montreal Cognitive Assessment (MoCA) для оценки глобальной когниции, а также тесты Verbal Fluency (категория «Животные») и Boston Naming Test.

Для оценки исполнительных функций были включены следующие тесты: WAIS Digit Symbol Substitution Test, WAIS Visual Puzzle Test, WAIS Digit Span Test (оценка обратного порядка цифр), Five Digits Test (FDT) для оценки гибкости и показатель слово-цвет из Stroop Colour and Word Test. Память оценивалась с помощью Free and Cued Selective Reminding Test (FCSRT) в режимах немедленного свободного воспоминания (IFR) и отложенного свободного воспоминания (DFR), а также подшкалы Logical Memory (LM) из WMS в режимах немедленного воспоминания (IR), отсроченного воспоминания (DR) и узнавания.

Для анализа и интерпретации этих данных были созданы составные баллы памяти (NPS-MEM) и исполнительных функций (NPS-EXE) путём усреднения стандартизированных Z-баллов.

Что касается сравнения традиционных тестов с удалённой оценкой через NeuronUP, необходимо пояснить, что выбор игр на исполнительные функции основывался на традиционных нейропсихологических мерах исполнительных функций. Эти традиционные нейропсихологические меры также применялись в исследовании PENSA, что позволяло сравнивать обе меры исполнительных функций. Напротив, игры на память в NeuronUP не анализировались, поскольку они ориентированы на визуальную память, в то время как традиционные тесты памяти, доступные в исследовании PENSA, измеряют вербальную эпизодическую память и не сопоставимы как меры памяти.

Полученные результаты

Валидность и надёжность модели

Для изучения валидности была создана модель, представляющая общую оценку по тестам исполнительных функций. Валидность этой глобальной модели была проверена с помощью подтверждающего факторного анализа.

Процесс изучения валидности начался с создания факторной структуры, основанной на 8 тестах исполнительных функций NeuronUP (NeuronUP EXE; модель представлена на рисунке 1 в оригинальной статье). Два из этих тестов были исключены из модели из-за низкой корреляции с остальными показателями. Затем модель была откалибрована и протестирована, показав хорошую подгонку. Гипотетическая модель показала настройки на калибровочной выборке: χ2(9) = 10, p = 0.383; comparative fit index [CFI] = 0.99; robust mean square error of approximation [RMSEA] = 0.035; и standardized root-mean-square residual [SRMR] = 0.059. 

Кроме того, нагрузки факторов для каждой игры были значимыми и превышали 0.5. Средняя извлечённая дисперсия была умеренной (0.41), а надёжность, измеренная коэффициентом Кронбаха, была адекватной (α = 0.81). Модель также была проверена на 6 и 12 месяцах, что подтвердило валидность модели; помимо этого показатели надёжности немного улучшились — эти результаты можно просмотреть в оригинальной статье.

Конвергентная и дискриминантная валидность модели

Для изучения конвергентной и дискриминантной валидности модели использовались глобальные показатели исполнительных функций и памяти, полученные на основе нейропсихологических тестов и платформы NeuronUP.

	6 месяцев	12 месяцев
NeuronUP EXE vs Neuropsicología EXE	r = 0.66	r = 0.57
NeuronUP EXE vs Neuropsicología MEM	r = 0.45	r = 0.37

Кроме того, мера NeuronUP EXE показала сильную корреляцию с мерами глобальной когниции, включая ADCS-PACC (r = 0.65), ADCS-PACC-plus-exe (r = 0.63) и MoCA (r = 0.47), и умеренную корреляцию с MMSE (r = 0.42). Наконец, представлена таблица корреляций меры NeuronUP EXE с некоторыми традиционными мерами.

Домен	Тест	Исходная мера	Мера 6 месяцев	Мера 12 месяцев
Исполнительные функции	FDT Flexibility	r = 0.10	r = 0.40	r = 0.41
	Digit span backwards	r = 0.34	r = 0.46	r = 0.35
Память	FCSRT IFR	r = 0.34	r = 0.40	r = 0.15
	LM recognition	r = 0.27	r = 0.20	r = 0.35
Другая мера	Boston Naming Test	r = 0.66	r = 0.66	r = 0.66

Адгезия к платформе

Средняя приверженность вмешательству когнитивного тренинга составила 73.8%. Почти все участники (94.6%) выполнили по крайней мере половину сессий тренинга. Кратко, в следующей таблице можно наблюдать эволюцию приверженности в течение 12 месяцев прохождения тренинга.

Месяц	1	2	4	7	11	12
Средняя приверженность (%)	44.2	73.2	77.1	82	78.9	68

Кроме того, большинство участников (48 из 56) заполнили онлайн-опрос об интервенции. В этом опросе почти все сообщили, что имеют необходимые навыки для использования платформы, более 80% заявили, что она проста в использовании. И до 70% участников сообщили, что их мотивация оставалась высокой на протяжении всего исследования, считая частоту проведения адекватной.

Вывод

На основе исследования PENSA было решено изучить когортy пациентов с SCD, чтобы предотвратить возможную эволюцию в нейродегенеративное заболевание. Это исследование подтвердило создание меры исполнительных функций на основе когнитивной производительности в играх, выполненных на цифровой платформе NeuronUP.

Результаты исследования подтверждают валидность проведения таких измерений посредством ежемесячного удалённого мониторинга, что позволяет обнаруживать изменения в исполнительных функциях, минимизируя эффекты обучения. Минимизация эффектов обучения достигается за счёт автоматической настройки сложности под индивидуальные возможности, чтобы получать надёжные показатели оптимальной производительности каждого участника при повторных тестированиях. Это предполагает, что данная мера может быть полезна для преодоления ограничений традиционных методов нейропсихологической оценки. Кроме того, приверженность интервенции когнитивного тренинга была высокой, и участники положительно оценили полезность цифровой платформы. 

Библиография

• Natalia Soldevila-Domenech, Ilario De Toma, Laura Forcano, Patrícia Diaz-Pellicer, Aida Cuenca-Royo, Beatriz Fagundo, Thais Lorenzo, Maria Gomis-Gonzalez, Gonzalo Sánchez-Benavides, Karine Fauria, Carolina Sastre, Íñigo Fernandez De Piérola, José Luis Molinuevo, Antonio Verdejo-Garcia, Rafael de la TorreIntensive assessment of executive functions derived from performance in cognitive training games, iScience, Volume 26, Issue 6, 2023, 106886,ISSN 2589-0042,https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106886.
• * The characterisation of subjective cognitive decline. Jessen, Frank et al. The Lancet Neurology, Volume 19, Issue 3, 271 — 278

Если вам понравилась эта запись в блоге об интенсивной оценке исполнительных функций, выведенной из результатов игр когнитивного тренинга, вас, вероятно, заинтересуют эти статьи NeuronUP:

«Эта статья была переведена. Ссылка на оригинальную статью на испанском:»
Evaluación intensiva de las funciones ejecutivas derivada del rendimiento en juegos de entrenamiento cognitivo