Mogelijke bio-marker, de relatie tussen het gangpatroon en

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