基于kinect的运动游戏对提高社区居住老年人执行认知表现的影响:病例对照研究

简介

在许多国家，老年人的认知障碍是一个严重的问题。许多研究者开发了不同的认知功能训练方法作为预防认知障碍的对策，并报告了其效果[1］．其他研究人员也报告了体育锻炼训练对老年人认知功能的影响[2，3.］．此外，Hillman等人和Silsupado指出，执行认知功能(与目标导向行为和适应性行为的控制有关)会因年龄增长而严重受损，并对运动训练有积极反应[4，5］．

最近，双任务(DT)能力，即同时执行运动和认知任务的能力，受到了相当多的关注[6］．DT训练现在被认为是一种预防跌倒的工具，可以增强老年人的身体功能[7］．

以DT为重点，我们提出了一个新概念，叫做双任务太极测试[8］．该系统使用Kinect (Microsoft, Redmond, WA, USA)开发，Kinect是一种动作捕捉设备，并证明DTTC测试定量评估老年人的复合功能，包括DT、平衡和认知能力[9］．在未发表的数据中，我们发现DTTC训练不仅对评估老年人的平衡和行动能力有用，而且对改善老年人的平衡和行动能力也有用[10］．

一些研究人员报告了DT训练对平衡、移动、行走和DT能力的影响[11，12］．然而，只有少数人报道了DT训练可以提高认知能力。我们报道了在DT条件下类似于Trail-Making Test (TMT)的Trail-Walking Exercise可以改善执行认知功能[13］．据此，我们预期DTTC训练也能提高认知功能，尤其是执行功能。因此，本研究的目的是揭示DTTC设备的训练影响老年人的认知表现。

方法

参与者

社区居住的老年受试者(n=48)参与了本研究。研究对象是通过当地报纸上的广告招募的。采用以下选择标准:年龄≥65岁，社区居住，独立行走，愿意参与身体健康测量，听力和视力损伤最小。排除标准如下:由于认知功能下降而无法完成任务，通过痴呆快速筛查测试评估[14]得分在8分以上;严重的心脏、肺或肌肉骨骼疾病;与跌倒风险增加相关的病理，如帕金森病或中风;骨质疏松症;还有精神药物的使用。我们获得了每位参与者的书面知情同意。本研究由日本京都大学医学研究生院伦理审查委员会批准(方案批准E- 880)。

设备

DTTC测试[8-10]要求用户通过整个身体的运动来控制简笔画来解决数字排列问题(数独游戏)。用户的全身动作会被Kinect捕捉下来，然后转换成屏幕上简笔画人物的动作。认知任务是从4 × 4的网格中随机选择3个方框，数字从1到4不等。用户用他或她的右手和左脚选择一个数字，然后用他或她的左手指向一个盒子。此外，用户必须将他或她的右手移动到左手，用所选数字填充指示的方框。因此，全身运动，类似于太极拳的动作，是必需的。我们记录了填写这3个方框所花费的时间，作为我们的评价指标。

首先，用户站在Kinect传感器前3米，右脚在传感器前(图1)．提供了下列指示:

1. 用你的右手拿一个你需要用的数字来填你想回答的空白。
2. 左腿向外侧走50厘米，右手握住手指。
3. 用左手选择你想回答的空格，然后将右手移到左手上。

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干预

所有受试者都参加了持续75-80分钟的小组训练课程，每周一次，持续12周。参与者根据参与运动课的程度分为两组训练:(1)对照组(CG)， 75分钟标准化训练;(2)训练组(TG)， 5分钟DTTC训练，除标准化训练外[10］．

每组的运动课程都是个性化的，并由物理治疗师监督。每个运动课程都采用标准化的形式，包括15分钟中等强度的有氧运动，15分钟渐进式力量训练，10分钟柔韧性和平衡训练，以及10分钟的冷却活动，然后是已知的提高肌肉力量和平衡的运动。15，16］．此外，课程还包括一项涉及认知能力的25分钟有节奏的踏步练习，这是一项旨在提高DT能力的练习[11]，然后进行冷却。

此外，TG参与者还被要求在5分钟内交替解决DTTC问题和镜像反向DTTC问题，次数越多越好。

结果测量

所有参与者在研究开始时(干预前)和研究结束时(干预后)使用2项认知表现测试的结果进行评估。

认知功能的评估采用了测径测试(TMT) [17]和语言流利度测验[18-20.］．TMT是一种完善的精神运动测试，最初是作为陆军单项测试的一部分开发的。TMT已广泛应用于执行认知功能缺陷的临床评估。测试由两部分组成:A部分是视觉扫描任务，B部分是对认知灵活性的测量。在此分析中，我们使用了定义为delta-TMT的不同分数，其计算方法为每个部分(B部分和a部分)的时间之差。delta-TMT分数用于控制电机速度对TMT表现的影响，被认为是比单独B部分表现更准确的执行功能衡量方法[20.，21］．

VFT有字母流利度和类别流利度两个部分。参与者被要求在1分钟内想出尽可能多的动物名字(类别流畅性)。言语流利性是对语言表达能力和执行功能的评价。分数是指成功单词的数量(一些专有名词除外)。

统计分析

我们比较了每组参与者之间的基线特征，以使用Student 's检查两组之间的可比性t检验或者卡方检验。重复测量，混合线性，双向ANCOVA(协方差分析)用于分析运动对结果测量的影响，同时在干预前调整每种认知表现，作为协变量。

数据输入和分析使用社会科学统计包(Windows版本20.0,SPSS Inc.，芝加哥，伊利诺伊州，美国)。在所有的分析中，P<。05被认为有统计学意义。

结果

研究人群

48名入选受试者中共有41人(85.4%)完成了研究方案，并返回进行出院面谈和最终测试(TG: n=26, CG: n=15)。两组参与者的基线数据没有显著差异。因此，两组在基线特征方面具有可比性和良好匹配性。

遵守研究方案

在为期12周的干预阶段，安排了10次锻炼，全部进行。在12周内，除去4名退出的参与者，TG受试者的总出勤率为82%，CG受试者的总出勤率为81%。在训练或测试期间，没有出现任何健康问题，包括心血管或肌肉骨骼并发症。此外，几乎所有参与者似乎都喜欢DTTC培训。每次比赛结束后，他们都分享了许多积极的意见，似乎很期待每周玩一次DTTC。

评价结果

干预前后组间统计及组×时间相互作用见表1．在delta-TMT的改变(干预到基线)方面，两组之间存在显著差异。其他指标之间无显著差异。

讨论

主要研究结果

DTTC训练后delta-TMT评分显著提高。结果表明，DTTC训练对提高执行认知功能有效。在我们未发表的数据中，DTTC训练对于提高老年人的平衡能力和行动能力是有用的[10］．因此，DTTC训练具有提高身体和认知功能的能力。执行认知功能与DT表现密切相关，是摔倒的良好预测因素[20.］．由此可见，通过DTTC训练提高执行功能，对DT能力和预防跌倒有积极的影响。

相反，TMT-A和-B评分没有明显改善。在TMT-A中，两组的改善相似。另一方面，TMT-B测试中，只有TG有提高分数的趋势，而CG变化不大。这就是为什么CG中delta-TMT得分增加，TG中delta-TMT得分降低的原因。TMT-A和-B用于评估视觉扫描、认知灵活性和执行功能[17］．delta-TMT得分被认为是一种更准确的执行功能测量方法[21，22］．也就是说，结果反映了执行认知功能的特定改善。原因是DTTC训练涉及执行任务，是对目标导向行动和适应性行为的控制。此外，DTTC训练后VFT也没有明显改善。它包括回顾任务作为其主要要素;然而，DTTC训练不涉及回忆任务。这被认为是VFT结果没有明显变化的原因。

之前的研究报告称，基于任天堂Wii Fit(任天堂，日本京都)或其他设备的其他“健身游戏”可以改善平衡和腿部肌肉功能[23，24］．然而，在这些情况下，用户需要控制设备来捕捉动作，与DTTC训练相比，需要更长时间和更频繁的运动来获得身体效果。DTTC克服了这些弱点，可以为用户提供类似的认知和身体好处。之前的其他研究表明，使用视频游戏技术的家用舞蹈设备也能改善老年人摔倒风险的身体和认知参数。25］．这些以家庭为基础的培训工具有望增加各种功能的改进，并导致预防跌倒;我们的DTTC设备与这些工具类似。

限制

这项研究有几个局限性。首先，本研究的干预效果并不仅仅是由于DTTC训练。这意味着涉及认知能力的有节奏的踏步练习也提高了两组人的认知能力。第二，两组参与者对健康问题和降低跌倒风险的动机和兴趣可能都高于普通老年人群。未来有必要研究DTTC训练对体弱老年人功能的影响。

结论

在本研究中，delta-TMT的ANCOVA结果显示，群体×时间相互作用具有统计学意义。他们认为DTTC训练在提高执行认知功能方面尤其有效。