健康与医学

虚拟导航暴露了阿尔茨海默病发病的现实

加拿大马尼托巴大学工程学院的Zahra Moussavi教授开发了一种评估阿尔茨海默氏症患者的新方法。她使用虚拟现实环境来测量空间意识,显示了控制组和患者组之间的关键差异,从而为有效的早期治疗提供了初步研究。

Zahra Moussavi教授基于她的个人经历对早期诊断和治疗的早期诊断和治疗感兴趣:她的母亲开始表现出一些认知的变化,但对阿尔茨海默病的传统测试完全良好。在穆萨维教授发现她的早期症状之后,她的母亲终于诊断出来了四年。穆萨维教授相信,如果她注意到她母亲的那些变化,必须开发一个检测Alzheimer在其发作的测试;因此,她开始开发开发新的诊断方法,可能会在其早期阶段中潜在地转移阿尔茨海默氏症的诊断范式。

阿尔茨海默氏症与老龄化紧密相连,对认知功能具有毁灭性的影响。受影响个体脑中的神经元和细胞间联系的加速破坏导致认知能力的快速下降。这种衰弱条件深入影响患者导致正常生活的能力。它还影响家庭成员,努力提供支持和见证人的人格变化。

Moussavi教授展示了重复刺激背侧前额叶皮质的设置。

较早,更好
早期诊断和治疗是减缓阿尔茨海默病发病和减轻其影响的关键。然而,目前的方法难以在疾病过程中充分早期识别高危患者,以实施有效的治疗策略。穆萨维教授已经确定了空间认知任务,特别是一种被称为“自我中心”的任务,作为与阿尔茨海默氏症相关的认知损伤的早期指标。

当一个人从点A导航到B点B时,空间和时间处理在播放以识别最有效的路线。有两种主要类型的空间处理:Allocentric和Egentric。在同组分空间处理中,外部地标或提示用于浏览空间;在缺乏这些线索的环境中,例如陌生的位置,Egentric空间认知或者个人与自己的身体有关(即,向前,左,右侧)。

构建虚拟世界
使用虚拟现实(VR)环境,无论是在没有地标,都表明,与健康对照相比,Alzheimer患者特别损害了Epentric空间处理。此外,结果可以突出这些参与者在健康成果和有可能的阿尔茨海默氏症之间的边界之间的参与者。这些参与者通过她的测试鉴定有可能的Alzheimer的参与者可以针对进一步的评估和干预治疗,如果被认为是合适的。

在一个地标研究中,Moussavi教授表明,与传统笔和铅笔问卷评分方法相比,她设计的VR实验能够区分年龄相关的下降和已知的认知状态。跟进参与者的子组六年和12个月后,确定年龄相关的认知下降的影响以及与认知状态的类似显着和可识别的相关性。与空间认知的经典措施不同,她的VR实验是一种认知评分的重要预测因子,并且已被证明是可靠的,年龄特异性和对认知评估有效的。

该测试包括使用连接到计算机和定制轮椅的耳机(来自VR公司Oculus Rift)在沉浸式虚拟环境中导航的参与者组成。在一个简单但灵感的替代方案中,轮椅取代了操纵杆,以便在VR世界中实现运动:现实世界运动被轮椅捕获并转移到计算机仿真。使用诸如操纵杆等共同工具在VR中移动,导致老年人的显着疾病,特别是由于视觉和前院(内耳)信息之间的不匹配而在沉浸式VR中。然而,定制轮椅的新颖设计使参与者能够与他们在VR世界中的运动密切相关,从而大大减少晕厥副作用。这种方法在一个大的开放空间中进行了奇妙的结果,以及对参与者来说是一个愉快的挑战。

挑战
在一项单患者试验中,使用VR训练自我中心取向,也显示出作为一种治疗手段,对阿尔茨海默氏症患者有潜在益处。人们早就知道,大脑中有大量的认知储备,即大脑中用于决策的“备用”能力,可以防止明显的认知能力下降,即使是在有阿尔茨海默氏症的物理表现的患者中,如淀粉样斑块和神经纤维缠结(与阿尔茨海默氏症相关的病理性蛋白质积累)。学习挑战认知能力的新任务,比如虚拟现实测试中的任务,可以增加认知储备,并作为一种保护措施,防止神经退化对智力的影响。这一领域还需要更多的研究,但穆萨维教授也在研究其他方法来延缓阿尔茨海默氏症的发展。

Moussavi教授相信,必须开发一个检测Alzheimer的测试

刺激的环境
In a pilot study using ten Alzheimer’s volunteers, Prof Moussavi and colleagues have shown that recurring stimulation of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) with a magnetic coil held outside the skull, significantly improved the participants’ scores on all the main tests for Alzheimer’s as well as the group’s own VR test. The DLPFC is the cortical area that is involved in decision making, working memory, retrieving memory and organisation and is connected to many other brain areas. Known as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), this method appears to be particularly effective in the early to moderate stages of the disease. Patients enrolled on the longer study showed reduced decline compared to that which would be expected for their condition, but the specific effects of the treatment appeared to be relatively short lived.

在治疗过程中,通过完成任务,患者保持认知活跃。与这些任务相关的认知能力的改善似乎持续超过一般效应,显示出与训练和刺激共同治疗的作用。已经计划进一步研究评估观察到的认知变化的临床意义使用较大的队列。虽然RTMS需要专门的设备,但它易于施用,并且,重症,无侵入性。穆萨维教授希望通过更多的研究,它可能成为一种有用的工具,以及精神锻炼和药理干预措施,以改善患有阿尔茨海默氏症的人的生命。她目前正在运行世界上最大的临床试验,即rtms作为由韦斯顿大脑研究所资助的阿尔茨海默氏症的治疗方法。

在亲身体验了阿尔茨海默氏症诊断和治疗的复杂性后,穆萨维教授利用她的技能和想象力,开发了对抗这些问题的独特方法。利用她和她的同事们的工程背景,她能够利用最新的技术来对抗一种疾病,随着平均寿命的增加,这种疾病变得越来越重要。她的工作对一个系统的发展做出了贡献,这个系统真正让我们看到了阿尔茨海默氏症诊断和治疗的未来。

参考

  1. 白色和穆萨维。使用虚拟现实导航环境的阿尔茨海默病患者的神经认知治疗。实验神经科学杂志2016:10 129-135DOI:10.4137 / JEN.S40827。
  2. rutherford等人。RTMS治疗不同阶段阿尔茨海默病的短期和长期影响:试验研究。实验神经科学杂志2015:9 43-51DOI:10.4137 / JEN.S24004。
  3. Byagowi et al。一种新型虚拟现实导航技术(VRNChair)的设计与应用。实验神经科学杂志2014:8 7-14DOI:10.4137 / JEN.S13448。
  4. Ranjbar Pouya O.,Kelly D.和Moussavi Z.,“预测使用间隔繁殖的老年人的认知状态:虚拟现实范式,”医学与生物工程(JMBE),接受2017年12月。
  5. Ranjbar-pouya O.,Byagowi A.,Kelly D.和Moussavi Z.,“引入了一种新的年龄和认知敏感的测量,用于使用较少的地标虚拟现实导航任务评估空间取向,”实验性心理的季度J,70(7):1406-1419,2017。DOI: 10.1080 / 17470218.2016.1187181。
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