1
Mogelijke nieuwe bio-markers De relatie tussen het gangpatroon en cognitie
Claudine Lamoth Centrum voor Bewegingswetenschappen Groningen, Universiteit Medisch Centrum Groningen, Rijksuniversiteit Groningen
NO conflict of interest
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
2
Oudere gangbeeld
Langzamer lopen, kleinere passen, hogere frequentie,
Asymmetrisch gangbeeld
Voorzichtig lopen door verminderde fysieke capaciteiten
Wijzigingen in variabiliteit tussen de stappen
Problemen met het uitvoeren van dubbeltaken EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Houdingscontrole & Lopen
3
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Effecten Veroudering
4
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
5
Cognitieve aandacht dubbeltaken
Integratie van informatie normaal zonder bewuste aandacht
Houdingscontrole in hoge mate automatisch proces, uitvoeren van dubbeltaken (DT= 2 motorische taken of motorische + cognitieve taak) probleemloos
Echter DT hoge kosten voor werkgeheugen afhankelijk van complexiteit van de taak
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
6
Cognitieve aandacht dubbeltaken
Door leeftijd gerelateerde veranderingen in visuele, vestibulaire, sensomotorische systemen meer AANDACHT nodig voor houdingscontrole
Ook achteruitgang van cognitieve processen: executieve functies, werkgeheugen e.d.
Consequentie: afname stabiliteit bewegen/lopen tijdens dubbeltaken. EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
7
Effect cognitie op lopen Dementie groep (N=15, mean age 81.7 years, 2 females) Ouderen (N=14, mean age 76.9 years, 1 females) Jonge ouderen (N=12, mean age 64.3 years, 3 females).
Lopen zonder DT en lopen met dubbeltaak (woorden met letter P,G,R). Romp versnellingen gemeten met een versnellingsmeter. EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
8
Neuropsychologische testen Test
EF
Outcome measure
MMSE
Globaal cognitief functioneren
MMSE score (1-30)
Category fluency
Verwerkingssnelheid
Totale aantal woorden
Letter fluency
Set shifting verwerkingssnelheid
Totale aantal woorden
Digit span
Aandacht, concentratie werkgeheugen
Totaal aantal correcte responsen
Stroop test
Inhibitie, flexibiliteit, verwerkingssnelheid
Correcte items card III/card II
Trail making test
Planning Aandacht
Tijd conditieB/tijd conditie A
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Gangbeeld analyse
9
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Effect cognitie op variabiliteit lopen
10
Verhoogde variabiliteit van het lopen met: leeftijd cognitieve beperkingen
Zie ook IJmker Lamoth 2012 GaitPosture 35(1) – 126 -30
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
11
Loopvariabelen Stap gerelateerde variabelen Loopsnelheid (m/sec)
Snelheid
Gemiddelde schrede tijd (sec)
Duur van een schrede
Coëfficiënt variatie van schrede tijd (%)
Stap variabiliteit
Fase variabiliteit ( %)
Symmetrie index
Versnellingen van de romp anterior-posterior en medio-lateraal RMS (m/s2)
Variabiliteit – hoger meer variabel
Harmonicity Index
Regelmatigheid
Max Lyapunov exponent
Stabiliteit
Sample Entropy
Voorspelbaarheid EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Resultaten verschil tussen groepen
12
Groter effect DT op gangbeeld van mensen met cognitieve stoornissen: - Grotere variabiliteit - afname stabiliteit - minder regelmatig
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Relatie gangbeeld met cognitieve testen Loop parameter
MMSE
Category Fluency
13
Letter Fluency
Stap parameters Loopsnelheid CV schrede tijd (%)
.71**
.67**
.68**
-.66**
-.55**
-.48**
Trunk anterior-posterior
RMS
ST
.68**
.71**
.68**
SEn
ST
-.63**
-.71**
-.66**
Hratio
ST
.48**
.52**
.51**
Trunk medio-lateral
RMS
ST
.65**
.67**
.61**
SEn
ST
-.64**
-.60**
-.56**
Hratio
ST
-.25
-.19
-.31 EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
14
Conclusie
Significant effect van dubbel taak op het lopen voor hele groep
Effect bij dementie groep groter, Beste indicatoren zijn variabiliteits- en stabiliteits maten van het lopen tijdens uitvoering van dubbel taak Correlatie tussen uitvoering van cognitieve tests en loopvariabelen, duidt op rol executieve functies bij lopen van ouderen EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Gangbeeld en relatie met cognitie
15
Dementie: achteruitgang in meerdere cognitieve domeinen
Relatie met executieve functies duidelijk, maar wat is de relatie met andere cognitieve domeinen?
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Gangbeeld en cognitie
16
Deelnemers: 17 ouderen met cognitieve stoornissen ondergingen uitgebreid cognitieve tests (77±6.7 jaar). Taak: 3-min lopen zonder en met dubbeltaak. Mediolaterale (ML) en anterio-posterior (AP) romp acceleraties gemeten Parameters: variabiliteit and stabiliteit van het lopen (Harmonicity Index, RMS, Sample Entropy, Lyapunov exponent) 14 cognitieve variabelen in 4 domeinen getest: 1) aandacht en psychomotore snelheid; 2) executief functionering; 3) geheugen; 4) Visueel spatiele vaardigheden EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
DOMAIN 1: ATTENTION & PSYCHMOTOR SPEED TMT- A Total time used (sec) Stroop Colour Ward test card I Total time used (sec) Stroop Colour Word test card II Total time used (sec) WAIS-III Digit Span
91.6 ±59.1 62.3 ± 25.0 86.7 ± 26.1
Sum of the number of correct responses forward and backward (range 0-42)
12.0
±3.3
17
DOMAIN 2: EXECUTIVE FUNCTIONS TMT-B/A`
Total time used on part B /part A
5.1
± 3.2
Stroop Colour Word Test interference score
Total time used on card III divided by the time used on card II
3.1
±1.5
Category fluency
Amount of correct named animals
13.5
± 6.7
Phonemic fluency
Amount of correct named words
19.5 ```± 13.1
DOMAIN 3: MEMORY
15/8 words test interpreting
Total amount of correctly recalled objects (range 0-12) Delayed recall compared to immediate recall (%) Z-score
-2.46
15/8* words test recall/interpreting
Z-score
-0.76 ± 1.0
Visual Association Test RBMT
± 4.7
6.8 31.4 ± 31.7
Scores of the 8 words test * 15/8 (raw 24.7 scores) DOMAIN 4: VISUAL SPATIAL & CONSTRUCTIVE ABILITIES Number of correctly drawn items (range 0 – 10.9 Clock Drawing Test 14) Number of correctly drawn figures (range 0- 12.3 ADS, subtest Copying 13)
±2.1
± 3.9
15/8 words test recognition
± 2.8 ± 0.7
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
18
Effect van DT op lopen
Stap gerelateerde variabelen
Lopen
Dubbel taak
P-waarde
Loopsnelheid (m/sec)
0.97 (0.19)
0.75 (0.20)
<0.001
Gemiddelde schrede tijd (sec)
1.17 (0.11)
1.30 (0.15)
<0.001
Coëfficiënt variatie van schrede tijd (%)
3.64 (1.78)
6.33 (4.21)
0.02
Fase variabiliteit ( %)
6.05 (3.38)
7.47 (4.66)
0.035
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Effect van DT op romp versnellingen
19
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Relatie met cognitie: Analyse
20
“Partial least squares” (PLS) analyse om de relatie vast te stellen tussen ‘Dual task cost” van alle loop variabelen en cognitief functioneren. Zoekt statistisch de groep van cognitieve (x) variabelen (latente variabelen) die het beste de loop variabelen (y)kunnen voorspellen. (Regressie met PCA analyse), Neemt de onderlinge afhankelijkheid van loop of cognitieve variabele mee (bv. langzaam lopen, grotere schrede tijd). EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
21
Model uitkomsten
Een combinatie van 4 latente variabelen (componenten; cognitieve variabelen) bijschrijft 47% - 66% van de variantie in the DTC van de loopvariabelen Deze 4 componenten van cognitieve variabelen verklaren >70 % van variantie in cognitieve testen (redundantie/overlap)
•
Schrede variables
AP TRUNK
ML Trunk
Cumm. Variantie Cumm. Variantie Cumm. Variantie Cumm. Variantie Cumm. Variantie Cumm. Variantie verklaard door verklaard door verklaard door verklaard door verklaard door verklaard door Comp model X (%) model Y (%) model X (%) model Y (%) model X (%) model Y (%)
1
49
13
48
8
43
18
2
57
28
56
31
63
34
3
64
39
69
39
70
55
4
70
47
77
50
76
66
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Model uitkomsten – regressie coeff.
22
Het totale model verklaard tussen 0.36 en 0.61 van de variantie in loopvariabelen • ROM ligt dit hoger en afhankelijk van variabelen.
Loopsnelheid
Gemidd schrede tijd CV schrede tijd
Symmetrie
Schrede
0.61 HI: regelmatigheid
0.44 RMS: variabiltieit
0.41 SE: voorspelbaarheid
0.36 Lyapunov: stabiliteit
AP romp ML romp
.55 .70
0.59 0.82
0.54 0.43
0.31 0.47 EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
VIP scores: welke cognitieve domeinen?
23
Variabelen met score > 1 zijn belangrijk. D1: aandacht & psychomotore snelheid; D 2: executief functioneren: D3 geheugen; D4: visuo-spatiele and constructieve vaardigheden EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
24
Conclusie Er is een significante associatie met executieve functies en loopvaardigheden, maar ook met andere cognitieve domeinene: aandacht, geheugen, en visuospatiele en constructieve vaardigheden 50 % van de variabiliteit in het lopen blijft onverklaard.
Logisch ook niet cognitief beperkte ouderen laten een veranderende coördinatie in het lopen zien EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
“normale” veroudering
Verklaring
25
Rest van de variantie te verklaren door: Neuromusculaire controle mech. Effector systeem: sarcopenia, dypenia; biomechanische factoren EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
26
Klinische betekenis
Naast cognitieve achteruitgang wordt dementia gekenmerkt door veranderingen in het gangbeeld en een verhoogd val risico ook in vroege stadia van de ziekte.
Naast standaard loopmaten variabiliteits- en stabiliteits maten van het lopen goede indicatoren voor achteruitgang
Als veranderingen in het lopen voorafgaan aan cognitieve achteruitgang, kan gangbeeld analyse cognitief functioneren voorspellen? EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
Gangbeeld analyse als biomarker
27
Pathofysiologisch proces van de ziekte van Alzheimer ’s begint jaren voordat de klinische diagnose is gesteld.
0 – 15% van Preklinische fase via MCI naar Alzheimer Eenvoudige en goedkope bio-marker: vast stellen van veranderingen in het lopen tijdens het uitvoeren van een dubbel taak monitoren van cognitieve achteruitgang. Toevoegen aan modellen die overgang van MCI naar Alzheimer’s voorspellen, markers als MRI, CSF markers, PET amyloid imaging, en neuropsychologische test (nu 60 67% classificatie) EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
28
Dank voor u aandacht Vragen? Met bijdragen van Drs Jos van Campen (Department of Geriatrie Slotervaartziekenhuis) Bregje Apples (Department of Medical Psychology and Hospital Psychiatry: Slotervaartziekenhuis Maartje de Groot, (PhD, Slotervaartziekenhuis, Amsterdam) Trienke IJmker (PhD, Vrije Universiteit Amsterdam)
EUGMS NVFG – najaarscongres 2014
