自适应认知训练对轻中度阿尔茨海默病患者的认知改善研究

李晨曦 ,方 煜姜 娜孔 丽

(1.岳阳职业技术学院 护理学院,湖南 岳阳 414000; 2.老年健康养护岳阳市重点实验室,湖南 岳阳 414000; 3.岳阳市中心医院,湖南 岳阳 414000)

伴随着人口老龄化进程加快,阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)的发病率不断上升.有研究对2015～2020年60 岁以上老年人口进行了流行病学统计,预计2050年我国AD 患病数将达到3003 万,为2015年的2.35 倍[1].AD 的主要特征是认知功能的进行性减退,此外还常伴有失语、失认、产生幻觉等人格及行为的全面性痴呆表现,并且发病过程无法逆转,也无特殊治疗方法或能够逆转疾病进程的药物,给患者家庭及全体社会带来了沉重的负担.鉴于药物疗效不佳,越来越多的研究开始尝试非药物治疗方式,认知训练已成为延缓老年人认知功能衰退,预防和干预AD 的重要途径.相当数量研究表明,认知训练具有改善老年人认知功能的效果[2～4].然而,不同的认知训练方法产生的效果差异较大,有的训练方法甚至因过于复杂而无法广泛应用于阿尔茨海默病患者.因此,本文在充分利用国外经典认知训练软件优势的基础上,结合国内老年人实际情况,应用经典自适应算法[5]编制十余个计算机认知训练程序,训练内容的难度能够根据被测对象的认知水平进行自适应调整,使其符合普遍学习规律,并将这套训练方法应用于轻中度阿尔茨海默病患者身上,取得较好效果.

1 对象与方法

1.1 研究对象

2020年9月至12月,在岳阳市四家养老机构通过开展老年痴呆讲座活动共召集61名轻中度阿尔茨海默病患者作为研究对象.研究对象纳入标准:根据美国精神病学会《精神疾病诊断与统计手册》第5版标准诊断为阿尔茨海默病.研究对象排除标准:(1)血管性痴呆、额颞叶性痴呆和脑肿瘤或交通性脑积水引起其他痴呆者,老年抑郁患者、伴有严重内科疾病影响智能者;(2)患有其他精神类疾病障碍的患者;(3)存在交流障碍或视力、听力障碍的患者.本次活动共召集61名患者,其中男性30名,女性31名,其中前三家机构各召集15 名,最后一家机构召集16 名.采用随机的方式将61 名患者分为实验组和对照组,其中实验组29 人,对照组32人.61名轻中度阿尔茨海默病患者及其家属均同意参与研究并签署知情同意书.

1.2 研究方法

1.2.1 干预前准备

成立训练小组,小组成员共计6名,其中4 名负责训练,2 名负责评估.干预前对小组成员进行高标准培训,使成员熟练掌握训练、评估方法,能对研究对象进行规范而统一的训练和评估.

1.2.2 干预方式

采用了研发团队自行设计的自适应计算机认知训练程序对实验组患者进行干预,程序内容包括注意力、执行功能、方向定位、工作记忆等十余个训练项目,是研发团队在大量深入研究国外认知训练软件基础上,基于Matlab自主编制而成,操作方法简单且兼具一定趣味性.考虑到研究对象认知功能的特殊性,仅使用了注意力和执行功能两个较为简单的训练程序进行训练.注意力-形状匹配程序如图1所示,共设置3种形状,分别是圆形、方形、三角形,这三种形状分别用空心、颜色、嵌套、实心四种属性(共27个物体)对测试需要判断的形状进行干扰.测试时,屏幕采用随机的方式呈现27种物体中的任意两种.被试需要判断两个物体的形状是否一致(两者都为圆形或方形或三角形),忽略空心、嵌套、实心以及颜色对形状匹配的干扰;操作方法简单,两个物体都为圆形、方形或三角形时按左键,否则按右键;另外程序在两个物体上方设置一个长条形的时间进度条,每次测试时,进度条重置、然后不断减少直至归零,进度条越短表示本次剩余作答时间越少.被试必须在进度条归零前做出选择,否则程序按照回答错误计.

图1 注意力程序中的图形形状匹配

执行功能训练程序内容如图2所示,左边是测试程序,右边是程序操作的规则.程序运行时,屏幕最上方会出现一个不断减少的长条形时间进度条;中间为一个在0～9之间随机变化形状大小的数字;最下方是一个不断随机变化颜色(红黄蓝)的实心圆.测试时要求被试根据规则选择按左/右键,规则有三:其一,下方实心圆为红色时,数字＜5,按左键,数字≥5,按右键;其二,下方实心圆为绿色时,数字形状较小按左键,形状较大按右键;其三,下方实心圆为蓝色时,数字为单数按左键,数字为双数按右键.在这两项任务中,时间进度条都采用了自适应的算法模式,这种算法模式可以根据被训练对象的实时测试水平而不断调整难度,进而形成一种对被训练对象持续进行认知刺激的条件,刺激个体在训练中时刻处于充满想象、发挥创造性潜力的认知环境中.

图2 执行功能训练程序内容

1.2.3 干预过程

对照组在养老机构按照日常生活,常规护理,做好基本的生活护理,但不参与自适应的认知训练,仅进行前后评估; 实验组在对照组的基础上接受自适应的认知训练,训练内容包括注意力和执行功能训练,每次训练时间约为30 分钟,每天训练一次,每周训练五天,累计训练六周时间.

1.3 评估方法

前后评估由经过专业训练的两名评估人员进行,为确保评估结果的客观性,研究并未告知评估人员哪些患者是实验组或对照组.评估工具应用了蒙特利尔(Montreal Cognitive Assessment,MOCA)量表和简易智力精神状态(Minimum Mental State Examination,MMSE)量表.MOCA 和MMSE 量表都是国际上应用较为广泛的认知筛查工具,对痴呆引发的认知功能损害敏感性佳[6].

1.4 统计方法

本研究使用统计学软件SPSS 26.0 进行数据录入与分析,计数资料采用卡方检验进行分析; 计量资料以均数± 标准差进行统计描述,两组间比较采用独立样本t检验,组内比较采用配对样本t检验.

2 实验结果

2.1 两组一般资料比较

共有61 例患者完成了研究,其中实验组29例,平均年龄为77.34± 7.90 岁; 对照组32 例,平均年龄为77.06± 7.04 岁.通过独立样本t检验,两组被试年龄、文化程度、职业类型并无显著差异,其他信息见表1.

表1 两组一般资料对比

2.2 两组前后MOCA 量表比较

干预前后两组MOCA 分数对比见表2.不难看出,干预前,两组MOCA 分数无显著性差异(P 0.928= ); 干预后两组MOCA分数均有显著提高(P＜0.05); 但试验组MOCA 后测分数、进步幅度均显著高于对照组,并且差异具有统计学意义(P＜0.05).

表2 干预前后两组MOCA 分数对比(mean±sd)

2.3 干预前后两组MMSE 得分比较

干预前后两组MMSE 分数比较见表3.干预前两组MMSE 得分差异无统计学意义(P = 0.553).干预后两组MMSE 分数进步均显著(P＜0.05),但试验组MMSE 后测分数、进步幅度均显著高于对照组,差异具有统计学意义(P＜0.05).

表3 干预前后两组MMSE 分数比较(mean±sd)

3 讨论与分析

老年痴呆的发病率随年龄增长呈递增趋势.研究显示,65 岁以后,大约每隔 5年,痴呆的发生率就要提高一倍[7].同时,在年龄增长的过程中,生理特点也导致老年人的认知功能不断下降,因此,阿尔茨海默病有起病隐匿性的特点,很多老人被发现有症状的时候便已经患上了该病.尽管现有的抗AD 药物治疗可以缓解痴呆病情,但无法逆转疾病过程,且越晚干预,效果越差.与此同时,随着“脑的可塑性”理论的发展,越来越多的研究发现,即使是老年人的大脑也存在一定的灵活性和可塑性[8,9].大量的研究逐步转向非药物的干预方式,试图通过“主动对抗”的方式来延缓或改善老年人认知功能下降的问题.然而非药物的干预方式应用到AD 患者身上始终存在较大局限性,首先重症者依从性差,很多有精神症状,根本无法有效完成各种干预; 其次对于轻中度患者,如何有节奏地把握干预难度又成了一个很关键性的因素,任务太简单,无法实现对患者大脑的有效刺激,训练任务太复杂,患者无法完成对应的任务,更达不到预期效果.这也是为何部分认知训练的研究结果[10,11]并没有取得一个较好的效果,有的结果甚至受到部分研究人员[12,13]的质疑.

本研究所应用的软件包含多个程序,在本次实验中主要应用注意力形状匹配程序和训练认知灵活性的执行功能程序.从研究的结果(表2 和表3)来看,无论是MOCA 量表还是MMSE 量表的成绩,实验组的干预后得分均远高于对照组,说明训练起到了较好的效果,提高了老年人大脑的总体认知水平.之所以能够取得较好的效果,团队认为可能与自适应的训练机制有关.在本训练中,无论对于轻度还是中度的AD老年人,起始的训练难度并不大,但是伴随着成绩提升,程序会根据他们的训练效果自适应提高难度,将其正确率始终控制在79.3%的水平.随着训练的逐步深入,训练难度很快会达到老年人认知功能的上限,并且后续持续挑战老年人的认知上限水平,促使老年人的大脑调动可用的资源来不断应对任务刺激,引起其大脑发生持续性的神经可塑性改变,进而导致老年人大脑发生较为持久而广泛的脑功能改变,促使其认知功能的提高.Pergher[14]等对青年人和老年人进行的工作记忆训练也验证了这一点,他们发现,相同的认知训练,对老年人的效果更好.对于青年人而言,同样的训练内容难度较小,难以形成认知挑战,而对老年人而言,训练任务的难度一直处于挑战水平,因此老年组训练效果强于青年组.Bahar-Fuchs[15]和Peretz[16]等人的研究也发现,采用自适应的认知训练效果通常要优于非自适应的认知训练效果,使被试出现更好的训练效应和迁移效应.

4 结束语

综上所述,通过本研究和对以往部分研究的梳理,可以认为具有持续性认知挑战效果的自适应认知训练可能是一种更好的非药物干预的手段.这种自适应的计算机训练程序未来还可以应用于养老机构、社会活动中心、康复医疗机构等,具有较高的临床应用价值.