Applicability of Cambridge neuropsychological test automated battery (CANTAB) for executive functions diagnostics and rehabilitation assessment in pediatric posterior fossa tumor survivors

Full Text

Введение В последние десятилетия значительно увеличилась выживаемость детей после лечения нейроонко-логических заболеваний [1]. Однако, практически у всех выживших пациентов, получивших комплексную терапию (оперативное удаление опухоли, полихимио-и лучевую терапию) наблюдаются различного рода дефициты когнитивных функций [2], которые связаны как с самим заболеванием, так и с его лечением [3, 4]. Происходит снижение общего интеллекта, внимания, рабочей памяти и исполнительных функций. Эти функции являются базовыми для академической успеваемости, психологической адаптации к социуму [5]. Кроме того, в процессе лечения ребенок часто оказывается оторванным от процесса обучения, что также ухудшает академическую успеваемость [4, 6]. Исследования показывают, что некоторые базовые когнитивные функции, такие как процессинг, сенсомоторная реакция могут быть улучшены с помощью целенаправленных реабилитационных методов [7-9]. Для оценки реабилитационных мероприятий необходим надежный инструмент диагностики когнитивных функций который был бы независим от коррекционных инструментов. Наиболее полным средством диагностики высших психических функций является нейропсихологическое обследование. Однако, его проведение имеет несколько недостатков: оно качественное и, следовательно, трудно под вергается математической обработке, а также оно не всегда доступно из-за отсутствия в штате медицинских учреждений опытного нейропсихолога и большой временной затратности [5]. В качестве альтернативы нейропсихологическому обследованию используются компьютеризированные когнитивные тесты, которые не позволяют оценивать максимально полно состояние пациентов, но дают возможность количественной оценки наиболее важных параметров [10]. Они представляют собой модификации классических нейропсихологических методик, которые адаптированы к компьютерному интерфейсу. Одной из популярных компьютерных комплексов такого рода является Компьютерная батарея нейропсихологических тестов CANTAB (Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery http://www. cambridgecognition.com/cantab/). В нее включены методики для оценки функций памяти, зрительномоторной координации, исполнительных функций, внимания, мышления, социального интеллекта. Основными направлениями исследований, проводимых с помощью компьютерной батареи, являются следующие: выявление особенностей симптоматики различных заболеваний (таких как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, маниакально-депрессивный психоз, онкологические заболевания и т. д.), нозологическая дифференциация, оценка влияния фармакологического лечения на состояние пациен Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 33 Вестник восстановительной медицины № 6·2017 тов [3, 5, 11, 12]. Авторы рекомендуют применение данного теста для обследования детей дошкольного и школьного возрастов, поскольку тестовые задания не требуют использования навыка чтения (за исключением заданий AGN и VRM) и предъявляются в игровой форме. Также прохождение тестирования на компьютере является привлекательным для детей и минимизирует необходимость взаимодействия с экспериментатором, что, в свою очередь, способствует снижению уровня тревоги во время процедуры тестирования. Неоднократно была подтверждена валидность и тест-ретестовая надежность CANTAB как на клинических выборках [13, 14], так и на здоровых пациентах [15]. Была также была показана эффективность CANTAB как диагностического метода оценки отсроченного эффекта химеотерапии для оценки когнитивных функций пациентов [16]. Выявлен достаточно высокий уровень корреляции результатов, полученных с помощью тестов CANTAB, и стандартного нейропси-хологического обследования [17]. Батарея нейропси-хологических тестов CANTAB была применена в России на выборках как здоровых школьников, так и у детей с опухолями мозга [9, 18, 19]. Кроме того, CANTAB показал свою применимость для оценки тренинга рабочей памяти у детей с СДВГ [20]. Целью настоящего исследования является изучение возможности использования CANTAB как диагностического метода для оценки когнитивных функций у детей, перенесших опухоли ЗЧЯ, а также оценка эффективности реабилитационной программы, направленной на развитие исполнительных функций. Материал и методы исследования Характеристика выборки Выборка включала 37 пациентов с опухолями ЗЧЯ, проходивших реабилитацию в Лечебно-реабилитационном научном центре «Русское поле» ФГБУ ННПЦ ДГОИ им. Д. Рогачева. Из них 65% мальчиков (n=22), 35% девочек (n=15). Возрастной диапазон составил 6,1-17,1 лет; средний возраст - 12,6 лет. Пациенты получали различные виды терапии: только хирургическое лечение (n=5), химиотерапию и оперативное вмешательство (n=2), оперативное вмешательство и лучевую терапию (n=5), оперативное вмешательство, лучевую и химиотерапию (n=25). Дети проходили реабилитацию после лечения по поводу следующих новообразований: медуллобластома (n=28), пилоци-тарная астроцитома (n=6), анапластическая эпенди-мома (n=1), диффузная глиома головного мозга (n=1) и фибриллярная менингиома (n=1). Срок ремиссии после окончания лечения составил от трех месяцев до 10,0 лет; в среднем - 3,0 года. Процедура тестирования и описание нейропсихо-логических тестов CANTAB Компьютерное тестирование проводилось за обычным рабочим столом. Все манипуляции испытуемый осуществлял индивидуально на сенсорном экране. Перед началом каждого теста психолог давал краткую поясняющую инструкцию к тесту. Общее время тестирования составило от 40 до 50 минут в зависимости от возраста и тяжести состояния пациента. Для диагностического тестирования было выбрано шесть тестов наиболее релятивных к проблемам, которые имели испытуемые. MOT (Motor Screening, «Проба на зрительно-моторную координацию»). Проба направлена на выявление затруднений зрительного, двигательного и понятийного характера, а также на оценку зрительно-моторной координации. Задача пациента как можно быстрее нажать и «погасить» возникающие в разных местах сенсорного экрана разноцветные крестики. Оценивается латентность и средняя латентность [21]. PRM (Pattern Recognition Memory, «Распознавание зрительных паттернов»). Тестовое задание направлено на исследование зрительной памяти в парадигме распознавания в условиях двух альтернативного выбора. Пациенту предъявляется на экране по очереди несколько труд-новербализуемых изображений. Задача ребенка внимательно смотреть на предъявленные изображения и запоминать их. Затем эти стимулы предъявляются в паре с другим похожим знаком. Пациенту предлагается распознать тот знак, который присутствовал в начале теста. Тестирование состоит из двух серий: непосредственное и отсроченное воспроизведение парных знаков. Оценивается процент правильных ответов [13]. SSP (Spatial Span, «Объём зрительно-пространственной памяти»). Тест оценивает объём зрительно-пространственной рабочей памяти. На экране представлено определенное количество квадратиков. Некоторые из них (от двух до девяти) последовательно меняют цвет. Нужно запомнить и воспроизвести последовательность в которой в квадратиках менялся цвет. Оценивается количество правильных воспроизведений последовательности в единицах [22]. SOC (Stocking of Cambridge «Кембриджский чулок»). Тест оценивает возможности пространственного планирования. Перед испытуемых два дисплея с изображениями. Участник должен перемещать шары в нижней части дисплея, чтобы повторить образец, представленный в верхней части дисплея. Шарики можно перемещать по одному за раз. Необходимо нажать на шар, а затем на место, в которое его нужно переместить. Задания разделены по количеству необходимых для решения ходов (от одного до пяти). Программа регистрирует сколько задач было решено за минимально возможное количество ходов (в процентах) [13, 19]. SWM (Spatial Working Memory, «Пространственная рабочая память»). Тест оценивает возможность испытуемого удерживать в памяти и использовать в работе информацию пространственного характера. На экране показаны квадратики (от четырех до двенадцати). Последовательно нажимая на них, пациент обнаруживает желтый «жетон». Жетон отправляется в «копилку», состоящую из того же количества резервуаров для хранения, что и количество квадратиков на экране. Необходимо последовательно нажимать квадратики, в поисках следующего жетона, не нажимая два раза на один и тот же и не нажимая на квадратик, в котором уже однажды нашелся жетон. Оценивается стратегия и количество ошибочных нажатий [23]. 34 Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 6^2017 RVP (Rapid Visual Information Processing, «Быстрая обработка зрительной информации»). Этот тест оценивает скорость процессинга. В центре экрана в псевдослучайном порядке возникают цифры от двух до девяти со скоростью 100 знаков в минуту. От пациента требуется обнаружить последовательно возникающий ряд из трех четных или нечетных цифр 3-5 7, 2-4-6 (образец из этих трех цифр постоянно присутствует на экране) и как можно быстрее нажать на кнопку в центре экрана. Оценивается общая успешность, количество правильных ответов, количество ошибок, латентность [24]. Описание коррекционных мероприятий После проведения диагностической процедуры все пациенты прошли тренинг в котором осуществлялась тренировка процессинга, рабочей памяти и распределение внимания с использованием трех приборов: - Neurotracker Cognisens использовался для тренировки пространственной рабочей памяти, распределения внимания [25, 26]. - Dynavision D2 использовался для тренировки пере-ключаемости, ингибирования, сенсомоторной координации, исполнительного процессинга при помощи верхних конечностей [27, 28]. - Fitlight использовался для тренировки переключа-емости, ингибирования, сенсомоторной координации, исполнительного процессинга при помощи верхних и нижних конечностей). На каждом тренажере ребенок получил от 6 до 8 занятий (в среднем 6 занятий) в течение 14-21 дня. На приборе Neurotracker Cognisens задачей пациента было сидя перед монитором в 3D очках следить за тремя двигающимися шариками, которые перемешиваются с четырьмя остальными и не терять «свои» шарики из виду. По мере успешного прохождения сессии скорость шариков возрастала. Dynavision D2 представляет собой рабочую плоскость 120 х 165 см, на которой расположены 64 световых индикатора. В процессе тренинга пациент должен нажимать на индикатор, когда тот загорится. Программа тренинга включала в себя разные задания: гасить только индикаторы одного цвета, гасить индикаторы в определенном ритме, гасить индикаторы сначала одного цвета, затем другого, гасить индикаторы на разными руками на ипсилатеральной и контрлатеральной сторонах. Прибор Fitlight представляет из себя 7 больших световых индикаторов разноцветное зажигание которых можно настроить при помощи специального контроллера. Индикаторы располагаются на стене и на полу. Тренировка заключается в том, что нужно прикосновением руки или ноги как можно быстрее погасить индикатор, который загорается в случайном порядке. Программа тренинга была идентична заданиям на Dynavision D2. Результаты исследования и их обсуждение Процесс тестирования с использованием тестов CANTAB до и после тренинга субъективно оценивался детьми как «интересный», работа с сенсорным интерфейсом и тачпадом вносила элемент игры, снижая «эффект экспериментатора». Результаты тестирования показали чувствительность тестов CANTAB для оценки параметров, которые были подвергнуты коррекции (Таблица 1). Статистический анализ данных проводился в программе MedCalc с помощью Т-критерия Вилкоксона. Результаты, приведенные в Табл. 1 показывают значимое улучшение по субтесту PRM, направленному на кратковременную память («непосредственное воспроизведение» - p < 0,0472, «отсроченное воспроизведение» - p < 0,0149). Выявлено также значимое повышение параметров пространственной рабочей памяти в субтестах SWM и SSP в виде снижения показателя «средняя ошибка» и увеличения показателя «количество запомненных элементов» (p < 0,0304 и p < 0,0436 соответственно). По субтесту RVP обнаруживается значимое улучшение таких параметров функции внимания, как «общая успешность выполнения» (p < 0,0323) и «количество правильных ответов» (p < 0,0388), а также снижение количества ошибок и латентного времени ответа на уровне тенденции (p < 0,0754 и p < 0,0817 соответственно). Кроме того, повышение эффективности процесса программирования и контроля наблюдается в субтесте SOC по таким параметрам, как «среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 5 действий» (p < 0,0215) и - на уровне тенденции - «среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 3 действий» (p < 0,0977). С целью анализа возрастных различий по выполнению различных субтестов выборка была разделена на три группы: младшая (6-9 лет), средняя (10-13 лет) и старшая (14-17 лет). Результаты однофакторного дисперсионного анализа по тестам, которые проводились до тренинга, демонстрируют влияние фактора возраста по таким параметрам, как «количество задач, решенных за минимальное количество ходов», «среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 3 действия», «среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 4 действия» (субтест SOC), «количество запомненных элементов» (субтест SSP), «эффективность выбранной стратегии запоминания», «средняя ошибка» (субтест SWM) и «медианная латентность» (субтест RVP) (рис. 1). Во всех случаях старшая группа оказалась наиболее успешной, а младшая - наименее. Заключение В настоящем исследовании были оценены когнитивные особенности детей с опухолями ЗЧЯ с помощью батареи нейропсихологических тестов CANTAB. В результате была выявлена чувствительность нескольких тестов батареи для оценки эффективности краткосрочной реабилитации. В первую очередь, это относится к рабочей памяти и процессингу. Характерно, что тренируемые при помощи вышеозначенных аппаратных методов качества: ингибирование, переключаемость, когнитивная гибкость являются важными составляющими исполнительных функций [29]. Исполнительные функции - это «зонтичный» термин для ориентированных на цель контролирующих функций префронтальной коры [30]. В этой связи представляется примечательной тенденция изменения результатов теста SOC, который оценивает функцию программирования и контроля. Она определенным образом результирует совокупность исполнительных функций: рабочую память, переключаемость, ингибирование, процессинг. Без этих функций решение многоступенчатых задач затруднено. Также была выявлена возрастная динамика, показано развитие исполнительных функций в зависимости от возраста. Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 35 Вестник восстановительной медицины № 6^2017 Таблица 1. Средние показатели по субтестам CANTAB до и после тренинга исполнительных функций. Название теста Исследуемая функция Показатель Средний результат до тренинга Средний результат после тренинга Уровень значимости MOT Зрительно-моторная реакция Средняя латентность 1073,9 1025,96 P < 0,6942 Медианная латентность 993,92 927,49 P < 0,6116 Средняя ошибка 10,60 11,25 P < 0,3099 PRM-1 Непосредственное воспроизведение запоминаемых элементов % правильных ответов 87,61 90,61 P < 0,0472** PRM-2 Отсроченное воспроизведение запоминаемых элементов % правильных ответов 79,35 85,33 P < 0,0149** SOC Программирование и контроль Количество задач, решенных за минимальное количество ходов 6,93 7,29 P < 0,4548 Среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 2 действия 5,5 2,3 P < 0,4375 Среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 3 действия 3,9 3,6 P < 0,0977* Среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 4 действия 5,62 5,45 P < 0,8926 Среднее количество ходов, затраченных на решение задач, требующих 5 действий 8,07 6,95 P < 0,0215** SWM Пространственная рабочая память Эффективность выбранной стратегии запоминания 34,35 34,79 P < 0,2740 Средняя ошибка 45,65 40,09 P < 0,0304** SSP Пространственная рабочая память Количество запомненных элементов 5,08 5,53 P < 0,0436** RVP Процессинг: скорость и точность Общая успешность 0,91 0,94 P < 0,0323** Количество правильных ответов 0,71 0,81 P < 0,0388** Количество ошибок 9,17 5,67 P < 0,0754* Средняя латентность 423,44 384,43 P < 0,0817* Медианная латентность 373 363,07 P < 0,4802 * Результат, значимый на уровне р < 0.1 ** Результат, значимый на уровне р < 0.05 36 Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 6^2017 Возрастные различия скорости процессинга (субтест RVP) Возрастные различия по рабочей памяти (субтест SWM) Возрастные различия по функции планирования (субтест SOC) 500 О X 400 CÖ ^ 300 Et ω 200 100 і ί Младшая Средняя Старшая группа группа группа (6-9 лет) (10-13 лет) (14-17 лет) 70 *60 О ю ! 50 О 0 СО Н 40 ω X 1 30 Ї 20 О 10 u cc Ct CC х x ω З ω сі о о Младшая Средняя Старшая группа группа группа (6-9 лет) (10-13 лет) (14-17 лет) L Младшая Средняя Старшая группа группа группа (6-9 лет) (10-13 лет) (14-17 лет) 9 8 7 6 5 4 3 2 0 0 0 Рис. 1. Возрастные различия по показателям процессинга, рабочей памяти и функции планирования. Преимущество использования CANTAB заключается в том, что он исключает необходимость присутствия высококвалифицированного специалиста, который оценивает когнитивные функции ребенка, фиксируя правильность его ответов. CANTAB является интуитивно понятной методикой, чаще всего не требующей дополнительных пояснений. Кроме того, все оценки теста являются количественными, что позволяет проводить статистическую оценку динамики изменений и сравнивать как межиндивидуаль-ные результаты, так и результаты конкретного пациента до и после прохождения реабилитационных мероприятий. Таким образом, батарея тестов CANTAB может быть использована для контроля когнитивных функ ций при проведении исследований, связанных с эффективностью когнитивной реабилитации больных, перенесших нейроонкологические заболевания в области задней черепной ямки. При этом необходимо проводить дальнейшие исследования, направленные на формирование оптимальной, чувствительной батареи нейропсихологиче-ских тестов для диагностики когнитивных дефицитов с учетом локализации опухоли, характера лучевой терапии, фармакогенетики противоопухолевых препаратов, связанных с нейротоксичностью, контролем анатомических изменений с использованием лучевых методов диагностики.

About the authors

V. N Kasatkin

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immumology

Email: kasatkinv@bk.ru

A. A Ryabova

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immumology

A. A Dreneva

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immumology; Lomonosov Moscow State University

Faculty of Psychology, Department of Methodology of psychology

A. G Rumyantsev

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immumology

References

Supplementary files