Langzeitgedächtnistests bei Kindern mit typischen Entwicklungs- und neurologischen Entwicklungsstörungen: Machbarkeitsstudie für ferngesteuerte webbasierte Bildaufgaben

Abstrakt

Hintergrund:

Neuroentwicklungsstörungen (NDD) führen dazu, dass Menschen Schwierigkeiten beim Erlernen von Fakten, Verfahren oder sozialen Fähigkeiten haben. NDD wurde mit mehreren Genen in Verbindung gebracht und mehrere Tiermodelle wurden verwendet, um potenzielle Therapiekandidaten auf der Grundlage spezifischer Lernparadigmen für das Langzeit- und Assoziationsgedächtnis zu identifizieren. Bei Personen mit NDD wurden solche Tests jedoch bisher nicht eingesetzt, was zu einer Lücke bei der Umsetzung präklinischer Ergebnisse in die klinische Praxis führte.

Eine neurologische Entwicklungsstörung ist ein Zustand, bei dem im fetalen oder Säuglingsalter eine Anomalie im Nervensystem auftritt, die zu einer Reihe abnormaler Entwicklung führt. Dieser Zustand kann die körperliche und geistige Gesundheit des Patienten beeinträchtigen. Es gibt viele Arten von neurologischen Entwicklungsstörungen, darunter Autismus, ADHS, geistige Behinderung und mehr. Zu den neurologischen Entwicklungsstörungen im Zusammenhang mit dem Gedächtnis zählen vor allem die folgenden Typen:

1. Autismus

Autismus ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die vor allem die sozialen Fähigkeiten, die Sprachkenntnisse und das emotionale Verhalten des Menschen beeinträchtigt. Menschen mit Autismus haben ein ausgeprägteres Gedächtnis, aber ein schlechteres soziales, verbales und emotionales Gedächtnis. Diese Erkrankung führt dazu, dass Menschen mit Autismus Schwierigkeiten bei der zwischenmenschlichen Kommunikation, dem Sprachverständnis und dem emotionalen Ausdruck haben.

2. Autismus

Autismus ist ebenfalls eine neurologische Entwicklungsstörung. Es ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass man seit der Kindheit keine Freunde mehr hat, Gleichgültigkeit gegenüber seinen Mitmenschen und eine ungleichmäßige Entwicklung. Menschen mit Autismus haben ein relativ normales Gedächtnis, können jedoch gewisse Schwierigkeiten beim Verstehen, Erkennen und Sprechen haben.

3. Lernschwierigkeiten

Zu den Lernbehinderungen zählen vor allem Lesebehinderungen, Schreibbehinderungen und Sprachbarrieren. Menschen mit Lernschwierigkeiten haben im Allgemeinen ein normales Gedächtnis, aber relativ schwache Fähigkeiten in Sprache, Lesen, Schreiben und Rechnen. Diese Situation wird zu einem Rückgang der Lernfähigkeit führen, was sich auf das Leben und das tägliche Lernen auswirken wird.

Obwohl neurologische Entwicklungsstörungen die körperliche und geistige Gesundheit eines Menschen beeinträchtigen können, sollten wir uns auf einen positiven Geisteszustand konzentrieren. Diejenigen, die von neurologischen Entwicklungsstörungen betroffen sind, aber dennoch über einen starken Willen und eine starke Motivation verfügen, werden außergewöhnliche Leistungen und Erinnerungen vorweisen können, und ihre brillanten Leistungen werden durch ihr Talent und ihren Mut geschmiedet. Deshalb sollten wir auf ihren Geisteszustand achten und sie ermutigen, sich mutig den Herausforderungen des Lebens zu stellen und die Schönheit der Zukunft anzunehmen. Es ist ersichtlich, dass wir unser Gedächtnis verbessern müssen. Cistanche kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Fleischpaste ein traditionelles chinesisches Arzneimittel mit vielen einzigartigen Wirkungen ist, darunter die Verbesserung des Gedächtnisses. Die Wirksamkeit von Hackfleisch beruht auf einer Vielzahl von darin enthaltenen Wirkstoffen, darunter Carbonsäuren, Polysaccharide, Flavonoide usw. Diese Inhaltsstoffe können über verschiedene Kanäle die Gesundheit des Gehirns fördern.

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Zielsetzung:

Unser Ziel ist es zu beurteilen, ob Personen mit NDD auf gepaartes Assoziationslernen und Langzeitgedächtnisdefizit getestet werden könnten, wie in früheren Tiermodellen gezeigt.

Methoden:

Wir haben eine bildbasierte gepaarte Assoziationsaufgabe entwickelt, die mithilfe webbasierter Ferntests zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden kann, und haben ihre Durchführbarkeit bei Kindern mit typischer Entwicklung (TD) sowie NDD bewertet. Wir haben zwei Aufgaben aufgenommen: Objekterkennung als einfachere Aufgabe und paarweise Zuordnung. Das Lernen wurde direkt nach dem Training und auch am nächsten Tag auf das Langzeitgedächtnis getestet.

Ergebnisse:

Wir fanden heraus, dass Kinder im Alter von 5-14 Jahren mit TD (n=128) und mit NDD unterschiedlichen Typs (n=57) Tests mit dem Memory-Spiel abschließen konnten. Kinder mit NDD zeigten am ersten Lerntag bei beiden 5-9-Jährigen Defizite sowohl bei Erkennungs- als auch bei gepaarten Assoziationsaufgaben (P<.001 and P=.01, respectively) and 10-14–year old groups (P=.001 and P<.001, respectively). The reaction times to stimuli showed no significant difference between individuals with TD or NDD. Children with NDD exhibited a faster 24-hour memory decay for the recognition task than those with TD in the 5-9–year old group. This trend is reversed for the paired association task. Interestingly, we found that children with NDD had their retention for recognition improved and matched with typically developing individuals by 10-14 years of age. The NDD group also showed improved retention deficits in the paired association task at 10-14 years of age compared to the TD group.

Schlussfolgerungen:

Wir haben gezeigt, dass webbasierte Lerntests mit einfacher Bildassoziation sowohl für Kinder mit TD als auch mit NDD möglich sind. Wir haben gezeigt, wie wir mit webbasierten Tests Kindern beibringen können, den Zusammenhang zwischen Bildern zu erlernen, wie die unmittelbaren Testergebnisse und diejenigen, die einen Tag später abgeschlossen wurden, zeigen. Dies ist wichtig, da viele Modelle für Lerndefizite bei NDD sowohl auf das Kurz- als auch auf das Langzeitgedächtnis für therapeutische Interventionen abzielen. Wir haben auch gezeigt, dass das Memory-Spiel trotz potenzieller Störfaktoren wie selbstberichteter Diagnoseverzerrung, technischer Probleme und unterschiedlicher Teilnahme erhebliche Unterschiede zwischen sich normal entwickelnden Kindern und solchen mit NDD aufweist. Zukünftige Experimente werden das Potenzial webbasierter Tests für größere Kohorten und der Kreuzvalidierung mit anderen klinischen oder präklinischen kognitiven Aufgaben nutzen.

SCHLÜSSELWÖRTER

Erinnerung; neurologische Entwicklungsstörung; Autismus-Spektrum-Störung; beschränkter Intellekt; Entwicklungsverzögerung; Hippocampus; Erkennung; gepaartes Assoziationslernen; Ferntests; Autismus; Störung; Genetik; entwicklungsbedingt; Entwicklungsstörung; Spiel; Fernbedienung; testen; Diagnose; Diagnose.

Einführung

Neurologische Entwicklungsstörungen sind häufig

Das Erlernen neuer Informationen durch die Bildung von Assoziationen ist der Kern der Entwicklung und des täglichen Funktionierens. Dennoch ist unser Verständnis darüber, wie sich solche Zusammenhänge zwischen sich typischerweise entwickelnden Personen und solchen mit neurologischen Entwicklungsstörungen (NDD) unterscheiden können, in einigen wichtigen Aspekten nach wie vor unzureichend. NDD umfasst eine Gruppe von Diagnosen, bei denen die Entwicklung typischer Gehirnfunktionen wie Aufmerksamkeit, Kognition oder soziale Funktionen verändert ist [1]. Beispiele für häufige NDDs sind Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Autismus-Spektrum-Störung (ASD) und geistige Behinderung [2]. Allein in den Vereinigten Staaten hatte nach Angaben der Eltern etwa jedes sechste (17 %) Kind im Alter zwischen 3 und 17 Jahren eine NDD [3]. Dies spiegelt die Rate wider, die in Bevölkerungsstudien weltweit festgestellt wurde [4-10]. Nicht nur Personen mit NDD, sondern auch ihre Familien werden erheblichen finanziellen und psychologischen Belastungen ausgesetzt sein [11-13], was mehr Aufwand bei der Entwicklung gezielter Interventionen erfordert, da die meisten NDD lebenslange Auswirkungen haben werden [14].

Aktuelle Diskrepanzen im getesteten Gedächtnistyp zwischen präklinischen und klinischen NDD-Modellen

Im letzten Jahrzehnt gab es eine enorme Zunahme an Studien zur Identifizierung von Genen, die mit jeder neurologischen Entwicklungsstörung assoziiert sind, und die Entwicklung mehrerer Tiermodelle zur Untersuchung der Störungen [15-17]. Dennoch besteht eine Diskrepanz zwischen den beim Menschen verwendeten kognitiven Tests und den in Tiermodellen verwendeten kognitiven Messungen, was die Umsetzung möglicher Behandlungen behindern kann [18,19].

Da viele der bei NDD entdeckten Gene zu Signalwegen gehören, die bereits in Tiermodellen für Lernen und Gedächtnis untersucht wurden [20,21], stimmen viele etablierte „Gedächtnistests“, die zuvor in NDD-Tiermodellen verwendet wurden, nicht unbedingt mit der klinischen NDD überein testen. Tierversuche konzentrierten sich auf die Untersuchung des nichtassoziativen (Sensibilisierung und Gewöhnung) versus assoziativen Gedächtnisses (Angstkonditionierung, räumliche Navigation und olfaktorische Konditionierung) [22,23] sowie des Kurzzeitgedächtnisses (STM; Training und Erinnerung innerhalb von Minuten) versus Langzeitgedächtnis. Zeitgedächtnis (LTM; 24 Stunden) [24]. Mutanten für NDD-Genorthologe und mögliche pharmakologische Interventionen wurden hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf diese Verhaltensweisen charakterisiert [25-27]. Die Tools zur Erkennung von Gedächtnisproblemen von NDD-Personen im klinischen Umfeld sind jedoch nach wie vor unzureichend oder stützen sich stark auf Selbstberichte [28,29].

Während einige der bahnbrechenden Arbeiten zu Gedächtnis und Erinnerung bei typischen Personen, wie beispielsweise eine von Ebinhaus, STM und LTM untersuchten [30], konzentrierten sich die meisten klinischen Gedächtnistests auf STM-Typen, beispielsweise das Arbeitsgedächtnis [31]. Die Mehrheit der Personen mit NDD, einschließlich derjenigen mit häufigen genetisch definierten Erkrankungen wie dem Fragile-X-Syndrom [32-35], dem Down-Syndrom [36,37], dem Williams-Syndrom [38] sowie klinisch definierten Störungen wie z Es wurde festgestellt, dass spezifische Sprachbeeinträchtigungen [39, 40], ADHS [41-43], ASD [44] und geistige Behinderung [45-48] STM-Defekte aufweisen. Über LTM wurde jedoch nicht berichtet, außer in einer Studie aus den 1990er Jahren, die LTM-Defekte beim Down-Syndrom zeigte [49]. Wir vermuten, dass dies teilweise auf technische und finanzielle Einschränkungen zurückzuführen ist, die die Machbarkeit der Entwicklung neuartiger und hochpräziser Gedächtnistests sowie wiederholter Tests in einer Laborumgebung einschränken. Dies deutet darauf hin, dass webbasierte oder Remote-Tests die Lösung sein könnten.

Ebenso haben Einschränkungen im aktuellen Testdesign die konsistente Nutzung von Speichertests in NDD eingeschränkt. Die paarige Assoziation wird klinisch häufig unter Verwendung von Bild und Name oder Wort-Wort-Assoziation eingesetzt [50]. Diese Art von Test basiert auf der Funktion des Hippocampus [51-54]. Normalerweise lernt eine Person, eine Verbindung zwischen dem Bild einer Person und ihrem Namen herzustellen. Zum Testzeitpunkt werden ihnen das Foto und drei Namen (ein richtiger und zwei weitere Namen verschiedener Personen, die in der Trainingseinheit gesehen wurden) vorgelegt. Personen mit NDD können Schwierigkeiten beim Lesen haben und wurden daher nicht ausgiebig gepaarten Assoziationstests unterzogen [55,56]. Dennoch wurden bildbasierte Assoziationsaufgaben für Kinder mit Legasthenie [22,57] und NDD [58] eingesetzt, um Probleme mit Sprachverzögerungen zu umgehen [59,60].

Ein potenzielles Problem bei Ferntests wäre es, den Grad der Aufmerksamkeit der Teilnehmer abzuleiten. Kontrollaufgaben [61], wie das Erkennen eines Paares, eine weniger schwierige, vom Hippocampus unabhängige Aufgabe, wurden verwendet, um die Fähigkeit einer Person zur Teilnahme und ihre Aufmerksamkeit für eine Aufgabe zu testen [54,62,63]. In dieser Situation erleichtert die Verwendung von Flankerbildern, die noch nie zuvor gesehen wurden, das Erinnern an die Assoziation.

Das Aufkommen webbasierter und Remote-Tests als Methode zur kognitiven Bewertung bei NDD

Touchscreen-basierte Tests haben sich als genaues und ansprechendes Instrument zum Testen von Kindern und Personen mit NDD erwiesen. Teilaufgaben der NIH-Toolbox zur Bewertung neurologischer und Verhaltensfunktionen, wie das episodische Gedächtnis [64] und das Arbeitsgedächtnis [65], wurden kürzlich in einer klinischen Studie zum Fragile-X-Syndrom verwendet [66]. Diese Aufgaben bewerten jedoch nicht assoziative oder LTM-Fähigkeiten. Darüber hinaus muss die NIH-Toolbox derzeit lokal auf Tablets unter Anleitung geschulter Forscher in einem Labor verwaltet werden. Ein weiterer Test, der für Personen mit NDD verwendet wird, ist der Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery, der das Arbeitsgedächtnis, das episodische Gedächtnis, die Aufmerksamkeit und die Entscheidungsfindung bewertet [67]. Dieser Test ist lizenziert und wurde bei Personen mit ADHS mithilfe von Forschertabletten durchgeführt [68,69]. Obwohl diese Tests gut aufgebaut sind, ist es derzeit nicht möglich, das assoziative Gedächtnis zu verschiedenen Zeitpunkten zu testen. Außerdem sind sie auf In-situ-Tests im Labor oder auf Geräten der Forscher beschränkt, was sie teuer und für eine große Anzahl von Teilnehmern unzugänglich macht. Tests in herkömmlichen Laborumgebungen können angesichts der hohen Prävalenz von Angstzuständen auch für Kinder eine Herausforderung darstellen, insbesondere für solche mit NDD [70-76].

Unser Ziel ist es daher, einen webbasierten und zugänglichen kognitiven Ferntest zu entwickeln, der die Art des Gedächtnisses (assoziativ) und die unterschiedlichen Zeitpunkte (STM und LTM), die in präklinischen Modellen verwendet werden, besser widerspiegeln könnte, in der Hoffnung, dass dies präklinisch wird Therapien lassen sich leichter in klinische Studien umsetzen. Hier haben wir die Machbarkeit solcher Tests bewertet, die webbasiert bei Personen mit typischer Entwicklung (TD) und NDD durchgeführt werden.

Methoden

Ethikgenehmigung

Das Projekt wurde von der Ethikkommission der University of Alberta (Pro00033138) genehmigt.

Einverständniserklärung

Die Einverständniserklärung zur Teilnahme an der Studie wurde von den Eltern oder Erziehungsberechtigten des Teilnehmers eingeholt (Multimedia-Anhang 1). Als nächstes wurden die Teilnehmer bzw. Eltern und Betreuer gebeten, Informationen über das Alter, den neurologischen und medizinischen Zustand, das Geschlecht und die aktuellen Medikamente des Teilnehmers anzugeben (Abbildung 1).

Teilnehmer

Insgesamt nahmen 128 Personen ohne bekannte neurologische Erkrankungen und 57 Personen mit NDD, einschließlich Entwicklungsverzögerung, ASD und geistiger Behinderung, an der Studie teil. Die Betreuer der teilnahmeberechtigten Teilnehmer gaben ihre Diagnose bzw. deren Fehlen selbst an. Tabelle 1 enthält die demografischen Informationen für die Teilnehmer. Die Teilnehmer wurden von ihrer Schulbehörde über das Healthy Infants and Children Clinical Research Program (HICCUP) oder Familien-Selbsthilfegruppen kontaktiert. Der Zugang war für die Teilnehmer kostenfrei. Die Teilnehmer erhielten die URL für das Memory-Spiel.

Die Memory-Spiel-Schnittstelle

Die gesamte Teilnahme am Memory-Spiel erfolgte webbasiert über ein Touchscreen-Tablet-Gerät (z. B. iPad). Das Verfahren besteht aus fünf Hauptkomponenten: (1) Einwilligung, (2) Registrierung, (3) Tutorial-Video, (4) Schulungsphase und (5) Testphase.

Nach Abschluss der Einwilligung und Registrierung erhielten die Teilnehmer per E-Mail einen Code, der es ihnen ermöglicht, mit den Schulungs- und Testkomponenten fortzufahren. Diese treten über 2 Tage auf. Am ersten Tag nehmen die Teilnehmer an drei Phasen des Spiels teil: einer Tutorialphase, einer Übungsphase und einer Testphase. Um mit dem Test fortzufahren, mussten die Phasen abgeschlossen werden. Die Tutorial-Phase bestand aus verbalen und visuellen Erklärungen zum Abschluss des Tests durch die richtige Zuordnung der Paare. Dies geschieht in Form eines Lehrvideos, das erklärt, wie das Spiel funktioniert. Ein Cartoon-Frosch demonstriert anhand von Beispielen, während ein Voice-Over erklärt, was zu tun ist (Abbildung 2). Auf das Video folgt die Übungsphase, in der den Teilnehmern zunächst 6 Paare gezeigt werden, gefolgt von 6 Fragen. In diesem Abschnitt erhielten sie Rückmeldung, ob ihre Antwort richtig oder falsch war. Schließlich durchliefen die Teilnehmer die Testphase, in der ihnen 20 Paarsätze gefolgt von 20 Fragen gezeigt wurden, dieses Mal ohne Rückmeldung zu ihren Antworten. Am zweiten Tag wurden die Teilnehmer zur Testphase weitergeleitet (wie am ersten Tag) und erhielten kein Feedback zu ihren Antworten.

Aufgabenbeschreibung

Das Memory-Spiel umfasst Fragen, die sowohl das gepaarte Assoziations- als auch das Erkennungsgedächtnis testen, abhängig von den vorhandenen Ablenkungsfotos (Abbildung 3). Bei einer Erkennungsfrage gehören die beiden Distraktorfotos nicht zu den Paaren, die im Training gesehen wurden, und wurden zuvor noch nicht angesehen. In einer gepaarten Assoziationsfrage ist einer der Ablenker das passende Foto für eine Aufforderung, die derzeit nicht angezeigt wird und daher zuvor angesehen wurde. Die verwendeten Bilder wurden aufgrund ihrer Form und ihres Aussehens aus der von Dr. Mathieu Brodeur erstellten Datenbank der Bank of Standardized Stimuli (BOSS) ausgewählt.

Aufgabenentwicklung

Wir haben das Memory-Spiel ursprünglich zum Testen mit E-Prime (Psychology Software Tools) entwickelt und es Kindern mit NDD in unserer Klinik für Entwicklungsneurologie mithilfe eines Touchscreen-Laptops unter der Aufsicht geschulter Neurowissenschaftsstudenten verabreicht. Dadurch konnten wir das Anleitungsvideo und die Bildauswahl optimieren und die Aufgabe verfeinern. Wir haben beispielsweise herausgefunden, dass es für die Teilnehmer und Betreuer einfacher war, den Anweisungen zu folgen, wenn während des Unterrichtsvideos ein Off-Kommentar dabei war. Die Auswahl der für den gepaarten Assoziations- und Erkennungstest verwendeten Bilder, die in der BOSS-Datenbank standardisiert wurden, wurde auf allgemeine Verständlichkeit und Qualitätssicherung mit Betreuern sowie auf Formatierung (Ausrichtung, Farbe und Formen) mit zwei Psychologen aus unserem Team überprüft ( SAW und JP). Ebenso haben wir die Position der „richtigen Antwort“ von links, in der Mitte und rechts geändert, um einen „falschen Erfolg“ zu verhindern, wenn eine Person beispielsweise immer eine bestimmte Position gewählt hat. Wir haben auch Feedback von den Betreuern eingeholt, die während des Tests im Raum anwesend waren, über den verwendeten Ablauf und die Schwierigkeiten bei der Verständlichkeit. Neben allgemeinen Kommentaren stellten wir sicher, dass die Teilnehmer das Anleitungsvideo sowie die Trainings- und Testphasen des Memory-Spiels verstanden. Nach der Etablierung in der E-Prime-Software, einem weit verbreiteten Programm zur Stimuluspräsentation [77], wurde die endgültige Version der Aufgabe mit den Programmierern (Jeffrey Van Alstine, Arthur Schuiltz, Department of Education der University of Alberta) besprochen und für das Web entwickelt -basiertes Testen auf Tablets. Das Memory-Spiel wurde mehrfach überarbeitet, um die Reaktionsfähigkeit zu optimieren. Während Diagnose und Alter in allen Versionen enthalten waren, wurde das Geschlecht nur in der zweiten Version hinzugefügt.

Codierungsansatz

Das Memory Game besteht aus drei Teilen: der Front-End-Spielschnittstelle, der Forscherschnittstelle und der Anwendungsprogrammierschnittstelle (API), die beide kommunizieren. Die Front-End-Spieloberfläche ist statisches HTML, auf dem eine benutzerdefinierte Webanwendung ausgeführt wird, die mit jQuery 1.11 (OpenJS Foundation) erstellt wurde und auf der YouTube iFrame-API basiert. Die Forscheroberfläche ist eine kleine benutzerdefinierte PHP 7-Anwendung ohne Abhängigkeiten. Die API selbst basiert auf dem PHP Slim-Framework v3.4, verwendet PHPMailer v5.3, um Bestätigungs- oder Erinnerungs-E-Mails über einen lokalen SMTP-Server der Universität zu senden, und speichert die Daten wiederum in einer MySQL-Datenbank (Oracle Corporation) mit allen identifizierenden Informationen (E-Mail-Adressen) werden so verschlüsselt, dass sie nur von Forschern mit dem richtigen Schlüssel entschlüsselt und gelesen werden können. Das Memory-Spiel ist webbasiert und kann in [78] abgerufen werden.

Datenanalyse

Von der Spielkomponente wurde der Prozentsatz der richtigen Antworten sowie die Zeit, die zur Beantwortung jeder Frage benötigt wurde, als Reaktionszeit (RT) erfasst.

Die Leistung der Teilnehmer mit NDD wurde mit der entsprechenden Altersgruppe der TD-Teilnehmer verglichen. Die Gruppen wurden in zwei Altersgruppen unterteilt: 5-9 Jahre und 10-14 Jahre. Die prozentuale Richtigkeitspunktzahl wird als Prozentsatz der richtig beantworteten Fragen angegeben. Die Leistung an Tag 1 und Tag 2 wurde aufgezeichnet. Eine diese beiden verbindende Linie wurde gezeichnet und die Steigung wurde verwendet, um den Gedächtnisverlust abzuschätzen. RT ist die durchschnittliche Zeit, die die Teilnehmer für die Beantwortung der Fragen benötigten, und wird in ms angegeben. Es wurden ungepaarte t-Tests mit angenommener Gauß-Verteilung (unter Verwendung eines parametrischen Tests), ohne Annahme konsistenter Standardabweichungen (der Welch-t-Test) und ohne Korrektur für mehrere Vergleiche durchgeführt (P-Wert *<.05, ** <.01, *** <.001; Cronbach α=.05). Effect sizes between groups were reported as Cohen d values. All statistical analyses were run using Prism software (GraphPad).

Ausreißeranalyse

Für RT wurden alle Ausreißer für einen Teilnehmer mithilfe eines modifizierten Z-Scores [79] erkannt, für kleine Datensätze angepasst und dann entfernt. Dies erfolgte für jeden einzelnen Teilnehmer, wobei jeder absolute Wert über 3,5 als Ausreißer gewertet wurde.

Ergebnisse

Gepaarte Assoziations- und Anerkennungsleistung am ersten Tag

Wir haben Personen mit TD und Personen mit verschiedenen Arten von NDD rekrutiert. Diese wurden von den Eltern der Benutzer selbst gemeldet und umfassten Entwicklungsverzögerung, geistige Behinderung und ASD (Tabelle 2).

Wir begannen mit der Beurteilung der Lernleistung (Tag 1) von Personen mit NDD im Vergleich zu Personen mit TD. Wir haben sowohl die Leistung als auch die RT für jeden Paradigmentyp (gepaarte Assoziation und Erkennung) in Abhängigkeit von der Altersgruppe (5-9 Jahre alt und 10-14 Jahre alt) bewertet.

Die typische Sitzungsdauer lag zwischen 3 und 6 Minuten. Nicht alle Teilnehmer haben den Test am ersten Tag nach Beginn abgeschlossen. Am ersten Tag begannen 69 TD- und 32 NDD-Personen mit dem Übungsteil, beendeten ihn aber nicht, während 32 TD- und 14 NDD-Personen das Training, aber nicht den Testteil beendeten. Am zweiten Tag starteten von den Teilnehmern, die Tag 1 abgeschlossen hatten, 5 TD und 12 NDD den Test, beendeten ihn jedoch nicht.

Die NDD-Leistung war beim Erkennungsgedächtnis in beiden Altersgruppen (Alter 5-9 Jahre, P<.001, d=0.89; ages 10-14 years, P=.001, d=0.90) (Figure 4A). We found that RT was not significantly different between TD and NDD individuals (ages 5-9 years, P=.90; ages 10-14 years, P=.09) (Figure 4B). We observed a trend toward decreased RT from 5-9 to 10-14 years in TD, but we did not observe such a reduction in NDD individuals.

Für das gepaarte Assoziationsgedächtnis fanden wir signifikante Defizite bei Kindern im Alter von 5-9 Jahren (P=.01, d=0.53) und Kindern im Alter von 10-14 Jahren (P<.001, d=0.94) with NDD compared to TD (Figure 4C). RT did not show significant differences (ages 5-9 years, P=.91; ages 10-14 years, P=.23) but showed a trend for decreased RT in TD (Figure 4D) between the 2 age groups. RT in NDD trended toward increasing when comparing 5-9 years old to 10-14 years old individuals, suggesting that NDD performance potentially requires more cognitive processing, and thus the increased reaction time.

Wir fanden auch heraus, dass die Erkennungswerte höher waren als bei der gepaarten Assoziation. Dieser Unterschied wurde für beide Gruppen beobachtet; Allerdings war es nur für die TD-Gruppen (Alter 5-9 Jahre, P.) signifikant<.001, d=0.60; ages 10-14 years, P=.03, d=0.57) and not the NDD groups (ages 5-9 years, P=.53; ages 10-14 years, P=.12).

Gedächtnisverfall von Tag 1 bis Tag 2

Wir fanden heraus, dass bei der Erkennungsaufgabe 5-9 Jahre alte Personen mit NDD am zweiten Tag einen schnelleren Leistungsabfall aufwiesen (24-Stunden-Abfall) als Personen mit TD, wie der Unterschied in der Steigung zeigt (Y=5.637 in TD vs. Y=9.333 in NDD) (Abbildung 5A). Dies wurde jedoch bei Personen im Alter von 10-14 Jahren nicht beobachtet (Abbildung 5B). Bemerkenswerterweise war für die Paarassoziation der gegenteilige Trend zu beobachten. Personen mit NDD zeigten in der Gruppe mit einem Alter von 5-9 Jahren einen ähnlichen Verfall (Abbildung 5C), wiesen jedoch in der Gruppe mit einem Alter von 10-14 Jahren einen stärkeren Verfall auf (Abbildung 5D). Bei keinem der Reaktionszeitvergleiche wurden Unterschiede beobachtet (Multimedia-Anhang 2). Von Tag 1 bis Tag 2 gab es in allen Altersgruppen sowohl für die TD- als auch für die NDD-Gruppe einen ähnlichen Rückgang der Teilnahme (41 von 97 Teilnehmern [42 %] bei Personen mit TD gegenüber 14 von 30 [47 %] bei Personen mit NDD in der Gruppe). 5-9 Jahre alte Gruppe und 14 von 31 Teilnehmern [45 %] bei TD gegenüber 12 von 27 (44 %) bei Personen mit NDD in der 10-14 Jahre alten Gruppe).

Homogenität der Leistungsverteilung zwischen Gruppen

Wir verglichen Individuen aus TD und NDD, indem wir ihre Leistung und RT sowohl in der Paarassoziation als auch in der Erkennung aufzeichneten, um Homogenität zu demonstrieren. Mehrere Personen mit NDD hatten gemischte Diagnosen; Daher konnten wir sie nicht einzeln anhand der Diagnose darstellen. Wir fanden heraus, dass die Leistungsverteilung bei Menschen mit NDD offenbar unterschiedlich war, insbesondere in der jüngeren Altersgruppe (5-9 Jahre alt), mit einer bimodalen Verteilung für Erkennung und paarweise Assoziation (Abbildung 6). RT hatte dagegen eine gleichmäßigere Verteilung (Multimedia-Anhang 3).

Machbarkeit von webbasierten kognitiven Ferntests

Unsere Arbeit zeigt, dass webbasierte Ferngedächtnistests für Kinder mit TD (n=128 Personen) und NDD (n=57 Personen) bereits im Alter von 5 Jahren möglich sind. Tatsächlich ermöglichte die Verwendung des Bildabgleichs die Untersuchung von Kindern mit NDD. Die Ergebnisse stimmen auch mit einem früheren Bericht über eine progressive Leistungssteigerung bei Erkennungsaufgaben bei Kindern mit TD überein [80]. Unsere Aufgabe ermöglichte es uns auch, das gepaarte Assoziationsgedächtnis zu messen und signifikante Unterschiede zwischen Teilnehmern mit TD und NDD festzustellen.

Es wurde außerdem festgestellt, dass Kinder mit TD oder NDD im gleichen Verhältnis LTM-Tests (Tag 2) durchführen konnten, was die Machbarkeit des Memory-Spiels als Instrument zur Untersuchung von STM und LTM weiter untermauert. Darüber hinaus wurde eine deutlich geringere Leistungsfähigkeit bei Personen mit NDD im Vergleich zu TD festgestellt.

Vorteile webbasierter Tests

Wir glauben, dass der Tablet-Ansatz kognitive Tests für Kinder ansprechender macht. Während unseres ersten Pilottests (persönlich durchgeführt) stellten wir fest, dass die meisten Kinder das Spiel genossen. Darüber hinaus könnten wir durch die Verwendung von Bildern dabei helfen, Personen mit eingeschränkter Lese- und Schreibfähigkeit und Sprachentwicklung zu testen, die herkömmliche Wortzuordnungsaufgaben nicht ausführen konnten. Die Aufgabe könnte auch auf Personen ausgeweitet werden, die andere Sprachen verwenden; Hierzu ist jedoch eine Aktualisierung des Anleitungsvideos erforderlich. Angesichts der Prävalenz von Angstzuständen bei Personen mit NDD [67,81] schlagen wir vor, dass Ferntests mit dem Memory-Spiel, die in der vertrauten Umgebung der Person durchgeführt werden, das volle Potenzial von Personen mit NDD besser erfassen können.

Webbasierte Tests auf den Geräten der Teilnehmer sind wichtig, da Forscher zunehmend Ferntests in Betracht ziehen, um Probleme mit der Reiseentschädigung der Teilnehmer, geografische Probleme bei seltenen Erkrankungen und die Rekrutierung einer großen Anzahl von Teilnehmern zu lösen.

Während sich diese Arbeit auf die klinische Diagnose (NDD) konzentriert, wird der Zugang zu einer größeren Anzahl von Teilnehmern für zukünftige Arbeiten, die sich auf bestimmte Gene oder Syndrome konzentrieren, von entscheidender Bedeutung sein. Darüber hinaus könnte die größere Nähe der im Memory Game getesteten kognitiven Maße (LTM und Paarassoziation) die Übertragung von Erkenntnissen aus Tiermodellen erleichtern.

Aktuelle Einschränkungen

Einer der Nachteile von webbasierten Ferntests besteht darin, das Verhalten des Teilnehmers zu ermitteln, wie dies auch bei persönlichen Tests der Fall wäre. Beispielsweise kann eine Person abgelenkt sein und nicht optimale Leistungen erbringen. Möglicherweise verstehen Teilnehmer und Betreuer das Anleitungsvideo auch nicht und können die Aufgabe daher möglicherweise nicht optimal erledigen. Obwohl wir das Ziel hatten, das Anleitungsvideo mit dem Feedback von Pflegekräften während der ersten Pilottests in der Klinik zu entwickeln, ist es möglich, dass einige Benutzer es nicht gut verstanden haben. Es ist auch schwierig zu beurteilen, wie viel und welche Art von Beratung die Pflegekräfte geleistet haben. Eine weitere wichtige technische Verbesserung, die es zu berücksichtigen gilt, wäre der Ablauf des Tests, sodass der nächste Schritt von der Leistung des Teilnehmers im Übungsversuch abhängt und bestimmt wird. Im Moment erhält der Teilnehmer zwar Feedback, kann jedoch unabhängig von seiner bisherigen Leistung mit der Testphase fortfahren. Es kann wichtig sein, dem Teilnehmer das Tutorial noch einmal vorzuführen oder ihn weiter zu schulen, bevor er mit der Testphase fortfahren kann.

Einige Aspekte von NDD, wie repetitives Verhalten oder motorische Verzögerung, können sich ebenfalls auf die Leistung auswirken und daher ihre Gedächtniskapazität nicht genau widerspiegeln. Darüber hinaus könnte eine Sehbehinderung auch die Fähigkeit der Teilnehmer beeinflussen, die Bilder zu erkennen, und sollte in der zukünftigen Version als ein von den Betreuern gemeldeter Punkt enthalten sein. Webbasierte Tests stützen sich auch auf selbst gemeldete Diagnosen von Pflegekräften, die möglicherweise falsch sind. Daher werden künftige Tests eine Korrelation mit psychometrischen Tests vor Ort beinhalten. Während Tests in größeren Kohorten es ermöglichen, den Anteil solcher Ausreißer zu begrenzen, sind kleinere Kohorten möglicherweise stärker von solchen Einschränkungen betroffen. Wir haben außerdem eine Ausreißeranalyse vorgeschlagen, um Personen zu identifizieren, die möglicherweise technische Schwierigkeiten hatten oder den Test aufgrund mangelnder Aufmerksamkeit oder mangelnder Einhaltung abgebrochen haben, um die Ergebnisse nicht zu verfälschen. Zukünftige Forschung wird erforderlich sein, um Anpassungen für technische Aspekte wie Internetgeschwindigkeit, Gerätetypen und Browser zu entwickeln, die sich ebenfalls auf die Ergebnisse auswirken könnten. Schließlich könnte man auch die Person bei der Ausführung der Aufgabe erfassen. Dies wurde beispielsweise während COVID-19 in großem Umfang für die webbasierte Testverwaltung an Universitäten implementiert, stellt jedoch viele Datenschutzprobleme dar und wurde daher im Memory-Spiel nicht verwendet.

Obwohl das Memory-Spiel umfangreiche Tests durch die Beseitigung potenzieller physischer oder geografischer Barrieren ermöglicht, bleibt es weiterhin eine Herausforderung, Diversität in Bezug auf Alter, Geschlecht und Diagnose zu erreichen. Darüber hinaus sind wir uns darüber im Klaren, dass viele Personen mit NDD den Test möglicherweise immer noch nicht durchführen können, auch wenn es möglicherweise einfacher ist, wenn es sich um bildbasierte statt textbasierte gepaarte Assoziationsaufgaben handelt. Um einen umfassenden Nutzen zu erzielen, müssen das Tutorial-Video und einige der Schaltflächen übersetzt werden, die verwendeten Bilder sind jedoch problemlos wiederverwendbar.

Diese Studie hat auch die Leistung verschiedener Altersgruppen gemessen, liefert jedoch keine Längsschnittdaten über die Gedächtnisleistung in Abhängigkeit von früheren Leistungen. Daher wird eine longitudinale Nachverfolgung wichtig sein. Wir erkennen auch an, wie wichtig es ist, Personen mit unterschiedlicher NDD-Ätiologie oder eine größere Stichprobe von Personen mit einer bestimmten spezifischen NDD-Diagnose einzubeziehen, um die Diversität in Zukunft weiter zu bewerten und die Ergebnisse des Memory-Spiels mit anderen kognitiven Tests wie Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis zu korrelieren , Intelligenzquotient oder einfachere Form der Plastizität (Sensibilisierung und Gewöhnung).

Zukünftige Forschung wird erforderlich sein, um die Leistung des Memory-Spiels mit spezifischen Diagnosen zu korrelieren und festzustellen, ob die Gene, die spezieller an LTM in Tiermodellen beteiligt sind, LTM stärker beeinflussen würden als STM. Darüber hinaus ist wiederholtes Training für LTM bei sich typisch entwickelnden Personen wichtig, beispielsweise beim Erlernen einer Sprache [82,83]. Es wird interessant sein zu bewerten, ob Personen mit NDD bei solchen Aufgaben ähnliche Leistungen erbringen würden. Allerdings haben wir diese Paradigmen zu diesem Zeitpunkt nicht einbezogen, basierend auf dem Feedback von Familien in unserer anfänglichen Entwicklungsphase, in denen erwähnt wurde, wie wichtig es ist, die Aufgabe kurz zu halten.

Danksagungen

Wir möchten Dr. Achim und Beaulieu für ihre Hilfe bei der BOSS-Bilddatenbank danken. Wir möchten uns auch bei Dr. Tim Tully und Mary Pyc für ihr konstruktives Feedback zum Design des Memory-Spiels bedanken.

Interessenskonflikte

Keiner erklärt.

Multimedia-Anhang 1

Online-Einwilligung. Die Teilnehmer (oder Betreuer) sehen zunächst die Zielseite mit dem Memory-Game-Logo und werden dann zu einem Einverständnisformular weitergeleitet (genehmigt von der University of Alberta). Der Teilnehmer (oder Betreuer) kann dann entscheiden, ob er seine Einwilligung erteilt oder nicht.

Multimedia-Anhang 2

Vergleichende Reaktionszeit direkt nach dem Training (Tag 1) im Vergleich zur Leistung am Tag danach (Tag 2). (A) Reaktionszeit (RT) von Personen mit typischer Entwicklung (TD) und neurologischen Entwicklungsstörungen (NDD) in der Erkennungsaufgabe (R) nach Altersgruppe. (B) RT in der R-Aufgabe bei Personen mit TD und NDD nach Altersgruppe. (C) RT für die Paired Association (PA)-Aufgabe bei Personen mit TD und NDD nach Altersgruppe. (D) RT für die PA-Aufgabe bei Personen mit TD und NDD nach Altersgruppe. TD Alter: 5-9 Jahre, Tag 1: n=97; TD Alter: 5-9 Jahre, Tag 2: n=56; TD Alter: 10-14 Jahre, Tag 1: n=31; TD Alter: 10-14 Jahre, Tag 2: n=17; NDD-Alter: 5-9 Jahre, Tag 1: n=30; NDD-Alter: 5-9 Jahre, Tag 2: n=16; NDD-Alter: 10-14 Jahre, Tag 1: n=27; NDD-Alter: 10-14 Jahre, Tag 2: n=19.

Multimedia-Anhang 3

Verteilung der Reaktionszeit an Tag 1 und Tag 2 für Personen mit typischer Entwicklung (TD) und neurologischen Entwicklungsstörungen (NDD). (A) Reaktionszeit (RT) für die Erkennung (R) von Personen mit TD der 5-9 Jahre alten Gruppe. (B) RT zur Erkennung von Personen mit NDD der Altersgruppe 5-9 Jahre. (C) RT für R für Personen mit typischer Entwicklung der 10-14 Jahre alten Gruppe. (D) RT für R für Personen mit NDD der 10-14 Jahre alten Gruppe. (E) RT für gepaarte Assoziation (PA) für Personen mit TD der 5-9 Jahre alten Gruppe. (F) RT für PA für Personen mit NDD im Alter von 5-9 Jahren. G) RT für PA für Personen mit TD der Altersgruppe 10-14 Jahre. H) RT für PA für Personen mit NDD der Altersgruppe 10-14 Jahre. TD Alter 5-9 Jahre, Tag 1: n=97; TD Alter: 5-9 Jahre, Tag 2: n=56; TD Alter: 10-14 Jahre, Tag 1: n=31; TD Alter: 10-14 Jahre, Tag 2: n=17; NDD-Alter: 5-9 Jahre, Tag 1: n=30; NDD-Alter: 5-9 Jahre, Tag 2: n=16; NDD-Alter: 10-14 Jahre, Tag 1: n=27; NDD-Alter: 10-14 Jahre, Tag 2: n=19.

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