计算机化认知训练在认知障碍中的应用进展

张 亚,张 慧,赵靖宇,吕佩源,董艳红

(1.河北北方学院 研究生学院,河北 张家口 075000;2.河北省人民医院 神经内科,河北 石家庄 050051;3.河北省脑网络与认知障碍疾病重点实验室,河北 石家庄 050051;4.河北医科大学 研究生学院,河北 石家庄 050017;5.华北理工大学 研究生院,河北 唐山 063210)

认知功能障碍是指大脑高级智能加工功能异常而导致的各种功能的异常或缺失,可表现为定向力障碍、记忆混乱、思维混乱、执行功能障碍、情绪及行为改变等症状,严重影响患者的日常生活能力及生活质量。随着科学技术的发展,认知干预成为认知功能障碍非药物干预的主要措施,其可分为认知刺激、认知康复、认知训练3种类型[1]。本文主要针对计算机化认知训练(computerized cognitive training,CCT)在各种脑部疾病导致的认知损害中的应用展开综述。

1 CCT简介

1.1理论基础 CCT是借助计算机作为训练平台,对注意力、记忆力等认知域及认知加工过程进行训练,达到改善患者认知功能、提升认知储备的目的。与传统认知训练相比,CCT具有题型丰富、趣味性强、及时反馈、难度自适应等特点,从而提高了患者的主观能动性和积极性,为患者的良好预后提供了保障[2]。

CCT在国外最早于20世纪80年代得到广泛使用,在我国起步相对较晚,目前有南京 “六六脑”脑康复系统、杭州极智认知康复诊疗系统、上海泰亿格云康复教育服务平台以及常州“璟云” 康复平台等云康复系统,都具备康复评定、认知训练、数据监测及信息管理等功能。

大脑的结构和功能具有可塑性,在整个生命周期中,大脑可被各种各样的环境和刺激所修饰,使大脑内部的突触、神经元之间建立新的连接或者大脑某一代表区的功能由邻近的脑区代替,认知训练依据的就是这一原理,通过训练和学习使患者的认知功能得到改善[3]。

1.2实施方法 2019年认知训练中国专家共识指出,多数认知域具有可塑性,即对于同一个认知域的训练,已训练项目可提升同认知域未训练项目的效果。同时,认知训练具有迁移性,即对于一个认知域的训练,可以提升本认知域和其他认知域的效果[4]。目前有多种认知训练模式,可针对单认知域训练。Ghavidel等[5]对健康老年妇女开展了一项工作记忆训练,证实了其在提高老年人认知功能中的潜力。一项荟萃分析表明,单认知域训练对记忆功能效果较明确,对其他认知域效果有待进一步研究[6]。还可采用多认知域认知训练,Bikic等[7]对多动症患儿进行了注意力和执行力等多认知域训练,并提出多认知域训练较单认知域训练更能改善认知训练的效果,谢建航等[8]对不同类型的脑卒中认知障碍患者进行了注意力和工作记忆训练,干预后患者的认知功能明显改善,且脑出血后较脑梗死后认知功能恢复更好。另外,也可采用多模态干预,郑婵娟等[9]开展了一项针刺联合CCT治疗卒中后认知障碍的研究,结果表明联合治疗较单独训练组可明显改善患者的认知功能。Bagattini等[10]对阿尔兹海默症患者进行认知训练的同时加入了重复经颅磁刺激治疗,联合组认知功能改善更好,且效果维持了12周,除此之外,CCT还可以联合药物、经颅直流电刺激、有氧运动等治疗方法[11-13]。另外,计算机认知训练系统题目多样,难度递进的特点使训练更为灵活,可根据患者训练情况个性化调整训练方案,因此,针对不同阶段及不同病因的认知障碍患者,目前尚无明确统一的训练方案,多根据训练平台的不同及研究者训练目的的不同独立设计的方案进行训练。

1.3效果评价 在训练过程中,主要通过量表对认知功能和日常生活能力进行评价,一般在训练前、训练中期、训练完成后及长期随访时分别进行评定。目前常用的评价整体认知功能的量表包括简易智力状态检查量表、蒙特利尔认知评估量表等。也有针对单个认知域的评价量表,如执行功能可用Stroop色词测试、威斯康星卡片分类测试、连线测试,记忆功能可用FULD物体记忆测验、REY复杂图形测验,注意力功能可用划消测验、连线测验。常用日常生活能力评价量表有改良Barthel指数评定量表、功能独立性评定量表、日常生活活动能力量表等。在疗效评价时,应着重观察训练是否提升了同认知域其他训练任务及其他认知域训练任务的效果、患者日常生活能力是否得到提升以及训练效果的维持时间,另外,可使用反应神经可塑性的生物标志物,如神经电生理指标和磁共振,作为认知训练的评价指标[4]。有些随机对照研究中采用结构和功能磁共振成像作为效果评价指标,利用神经可塑性原理,评估训练前后的局部神经活动及结构变化,更敏感准确的反映出认知训练的效果[14-15]。神经电生理信号P300也可作为疗效评价指标,在郑婵娟等[9]的研究中应用了这一指标,其潜伏期缩短和波幅延长表明认知功能改善。

2 CCT在各疾病中的应用

2.1阿尔兹海默病(alzheimer's disease, AD) AD是一种中枢神经系统退行性病变,是导致认知障碍最常见的原因,常以记忆力受损为首发症状之一,目前其治疗以药物为主,但药物作用有限,非药物治疗中,CCT是大多数人推崇的一种经济有效的策略。

对于轻度认知功能障碍和早期AD患者,认知训练比认知刺激和认知康复更有效[16-17]。每次训练15～24 min,每周训练3次,可以显著改善AD患者的认知功能,训练总时长达到20h可以取得明显的训练效果[18]。Bergamaschi等[19]对AD患者进行了1年的反复周期的认知训练,训练后患者的神经心理评分明显优于对照组,且能较好的维持其认知表现。但短时间CCT也可取得不错的治疗效果,王理鑫等[20]研究表明,每次训练20 min,3次/周,共进行3个月的CCT也可明显改善及延缓早期AD患者的认知障碍,且发现携带不同基因型的患者的认知训练效果不同,携带ApoEε4等位基因者获益不显著。另外,认知训练效果能否较长时间维持关系到患者预后好坏,目前尚没有形成统一的方案使训练效益最大化。Cavallo等[21]对80例早期AD患者进行的随机对照研究,观察组给予为期3个月的CCT,并在训练前、训练后、6个月和12个月分别进行评估,结果显示观察组指标明显优于对照组,且随访6个月的评估指标可维持训练结束时的水平,但12个月随访时患者认知功能不能继续维持。Kanaan等[22]对21例轻度AD患者进行了4～5 h/d,为期10 d的强化训练,结果显示高强度、短时间的认知训练是可行的,可以明显改善患者的认知功能,且在2个月、4个月随访中患者的认知水平没有明显下降。可见,患有神经退行性变的病人可能需要在较长时间或强化的认知刺激下才能较好的维持其认知功能,未来仍需要针对早期AD患者开展更多大样本、多中心的研究。

2.2血管性认知功能障碍 血管性认知功能障碍是指由脑血管病危险因素和脑血管病引起的从轻度认知障碍到痴呆的一大类综合征,包括非痴呆性血管性认知障碍、血管性痴呆和混合性痴呆,卒中后认知障碍、脑小血管病性认知障碍是其中常见的亚型,血管性因素是引起认知障碍的第二大常见病因。

非痴呆性血管性认知障碍又称轻度血管性认知障碍,约50%的患者在5年内可发展为痴呆,早期干预可延缓甚至逆转认知障碍[23]。目前,除传统的药物治疗,越来越多的非药物治疗措施应用于轻度血管性认知障碍。认知训练可改善健康老年人和轻度认知障碍患者的整体认知功能和多个认知域功能[4]。Tang等[15]对60例非痴呆性血管性认知障碍患者进行了一项为期7周的三中心、双盲、随机对照研究,这是第一个提出并设计实施的评估CCT在非痴呆性血管性认知障碍患者中的作用的研究,结果显示,训练组的整体认知功能明显改善,但执行功能改善不明显,分析可能与样本量小和执行功能训练不足有关,未来的研究设计中增加样本量和更多的执行功能训练可能会改善这一结果[24]。另外,卒中后认知障碍管理专家共识指出,认知训练干预研究对改善卒中后认知功能障碍可能有效,且CCT较以往传统认知训练效果更佳[25]。De Luca等[26]将35例卒中后认知障碍患者随机分为2组,探讨了CCT对卒中后认知障碍的影响,2组患者都进行了传统认知训练,试验组在此基础上使用CCT,结果显示,2组在训练后认知功能都提高了,但试验组更显著。Ho等[27]的研究与上述结论一致,并且发现CCT的训练效果在1个月随访时仍存在。另外,在Yoo等[28]为期5周的随机对照研究中也发现CCT较纸笔练习等传统训练更能改善认知障碍患者的认知功能,但同时发现患者的日常生活能力改善不佳,未来可延长训练时间以改善患者的日常生活能力。针对发病1年以上的慢性期卒中后认知障碍患者,Gil-Pagés等[29]发现基于家庭监督的多领域CCT也可明显改善慢性患者的认知功能。另外,血管性痴呆是老年期痴呆中唯一可提前预防的痴呆类型,也是血管性认知功能障碍中症状较重的亚型,对血管性痴呆患者干预越早效果越好[30]。陈晓飞等[31]对38例血管性痴呆患者进行了随机对照研究,结果显示训练组认知功能提高显著,其中轻中度血管性痴呆患者效果明显好于重度血管性痴呆患者,重度痴呆患者认知功能及生活能力各方面都很差,给认知评估和认知训练带来很大的困难,不利于患者的预后,因此,着重强调血管性痴呆患者的早期干预。

2.3帕金森病(Parkinson's disease,PD) PD是一种慢性神经系统退行性疾病,主要发生于中老年人,除表现为运动迟缓、静止性震颤、肌肉强直等运动症状外,还可表现为非运动症状,较为常见的为认知功能障碍,PD轻度认知障碍是PD痴呆的独立危险因素,当发展为PD痴呆时,患者的日常生活质量严重下降。

PD认知障碍可表现为记忆力、注意力、执行功能、视空间能力、语言能力中单个或多个认知域受损,以执行功能障碍最突出。在治疗上,可采用药物治疗及非药物治疗,其中认知训练对PD轻度认知障碍表现出较好的效果[18]。韩小改等[32]将111例PD轻度认知障碍患者随机分为观察组和对照组,探讨了CCT对PD轻度认知障碍的疗效,采用量表及P300进行评估,结果表明观察组各评估指标显著优于对照组,在改善患者认知功能的同时也改善了帕金森患者的抑郁症状。Bernini等[33]开展的一项为期4周的随机对照研究得出了CCT联合运动康复较单纯运动康复对PD轻度认知障碍患者更有效的结果,并在训练结束后和6个月分别进行评估,结果显示6个月时并没有维持训练的效果,分析可能与训练的持续时间短有关,未来需要大样本、长周期的临床研究来探讨维持认知训练效果的训练时间。另外,中国PD轻度认知障碍的诊断和治疗指南也指出,推荐有条件的医疗单位对PD轻度认知障碍患者进行认知训练(B级推荐)[34]。

3 展望及不足

随着科技的不断进步,认知功能训练方法也在与时俱进,CCT已经成为改善认知功能障碍预后的重要手段。与传统认知训练方法相比,CCT趣味性强、题材丰富,可通过图片、声音、动画等形式对患者进行多方面刺激,对患者的反应时间、训练成绩等进行实时记录,并且具备多种评价量表,可定期对患者进行认知评定,便于根据训练效果有效调整训练方案,更有利于患者的预后。另外,CCT并不局限于医院,目前认知训练仪有成人版、移动居家版、床旁重症版、科研版等多种版本,患者可根据自身情况选择相应的版本,以保障患者随时随地可进行认知训练,其还可实现支撑端、医生端、患者端、家庭端等多端康复云平台,从而实时监督患者的训练效果[35]。基于上述CCT的优点,加上取得了一定的效果,未来CCT或可成为各类型认知功能障碍患者乃至健康人的选择。

但CCT仍存在一些不足之处,由于个体差异较大,CCT的干预方案还没有统一的规范,不同版本的认知训练仪所涉及到的题目不完全一致,主要是大多数研究者根据研究方案自行设计训练内容,且每次训练时间、频率、周期多不统一,权威性有待验证。多数研究者设计的训练周期较短,CCT的长期干预效果仍不明确。

因此,未来仍需要研究者进行大样本、多中心、长期、随访的临床研究,从而发现并总结出针对特定人群的具体训练方案,提高认知训练的效果,改善患者的预后。