Development of a cognitive control assessment battery in aging: adaptation of the reaction measurement system “REMEDES”

Abstract

Βrain pathology of neurodegenerative diseases, exists many years before the clinical symptoms’ onset, and the need for a cognitive tool that can ‘capture’ cognitive decline due to aging in its beginnings is essential. Subjective Cognitive Impairment (SCI) is a phase in neurodegeneration before Mild Cognitive Impairment (MCI) that leads to a high risk of conversion to MCI and Alzheimer’s Disease. Therefore, the early and accurate diagnosis of SCI may lead to preventive strategies designation for reducing SCI’s progression to dementia. This study aims to develop a new cognitive control assessment battery, “Remedes4Alzheimer’s (R4Alz)” for the needs of early diagnosis. Cognitive Control abilities were chosen as the main abilities that the battery should target to assess since are early impaired in people with minor neurocognitive disorders. The basic version of the battery was designed for assessing executive functioning, whilst the revised version (R4Alz-R) was developed for assessing extra abilities of executive functioning and episodic memory. The study sample comprised four groups: a) Cognitively Healthy younger adults (HCya), b) Cognitively Healthy older adults (HCoa), c) people with SCI, and d) people diagnosed with MCI. The age range of the study’s participants was 20 to 86 years, whilst the education range was 6 to 24 years. Statistical analyses were performed with statistical software such as SPSS, JASP, and EQS, and mainly comprised of MANOVAs and mediation analyses for evaluating group differences, and direct and indirect effects, b) CFAs for the assessment of the structural validity of the battery in its different versions, and c) ROC curves for evaluating the discrimination ability of the tests of the battery. The last CFA revealed a two-factor structure of R4Alz-R with good internal consistency. The first factor reflects Fluid Intelligence (FI) and the second Episodic memory (EM). Regarding the potential of the battery to discriminate between groups, the battery is gender, age, and education effects-free and has the potential to ‘capture’ subtle differences of the groups of interest. Specifically, the diagnostic group significantly affected the R4Alz-R’s tests concerning the comparison of a) SCI and HCya, b) SCI and HCoa, c) HCya and MCI, and d) HCoa and MCI. The battery has excellent sensitivity to discriminate SCI from HCya and HCoa, as well as HCya and HCoa from MCI. However, R4Alz-R did not discriminate HCya from HCoa. Three main conclusions are the following: a) there is a different pattern of cognitive deficits depending on the phase of neurodegeneration, with abilities of cognitive control coming first in the course of neurodegeneration and preceding memory problems, whilst, as the neurodegeneration progresses, both deficits in cognitive control and episodic memory are prominent; b) healthy aging does not necessarily affect cognitive abilities, and c) SCI is now objectively detectable via an assessment battery. Therefore, the R4Alz-R battery is an innovative, free-of-demographic effects tool that can robustly identify various rates of early cognitive decline and can be utilized for the early diagnosis of aging-associated cognitive changes.

Η παθολογία του εγκεφάλου που σχετίζεται με τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες, υπάρχει πολλά χρόνια πριν από την εμφάνιση των κλινικών συμπτωμάτων, και η ανάγκη για ένα εργαλείο που μπορεί να ανιχνεύσει τη γνωστική έκπτωση στην αρχή της είναι ουσιαστική. Η Υποκειμενική Γνωστική Διαταραχή (ΥΓΔ) αποτελεί φάση της νευροεκφύλισης που προϋπάρχει της Ήπιας Γνωστικής Διαταραχής (ΗΓΔ) και οδηγεί σε υψηλό κίνδυνο μετάπτωσης σε ΗΓΔ και σε νόσο Alzheimer. Ως εκ τούτου, η έγκαιρη και ακριβής διάγνωση της ΥΓΔ μπορεί να οδηγήσει στον σχεδιασμό στρατηγικών πρόληψης για τη μείωση της πιθανότητας εξέλιξης της ΥΓΔ σε άνοια. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στην ανάπτυξη μιας νέας συστοιχίας αξιολόγησης του γνωστικού ελέγχου, την «Remedes4Alzheimer's (R4Alz)» με σκοπό την έγκαιρη διάγνωση. Οι ικανότητες γνωστικού ελέγχου επιλέχθηκαν ως οι κύριες ικανότητες τις οποίες θα πρέπει να αξιολογεί η συστοιχία, δεδομένου ότι πλήττονται νωρίς. Η βασική έκδοση της συστοιχίας σχεδιάστηκε ώστε να αξιολογεί εκτελεστικές λειτουργίες, ενώ η αναθεωρημένη έκδοση (R4Alz-R) αναπτύχθηκε για να αξιολογήσει πρόσθετες ικανότητες εκτελεστικής λειτουργίας και επεισοδιακής μνήμης. Το δείγμα της μελέτης περιλάμβανε τέσσερις ομάδες: α) γνωστικά υγιείς νεαρούς ενήλικες (ΓΥν), β) γνωστικά υγιείς ηλικιωμένους (ΓΥη), γ) άτομα με ΥΓΔ και δ) άτομα με ΗΓΔ. Το ηλικιακό εύρος των συμμετεχόντων στη μελέτη ήταν 20 έως 86 ετών, ενώ το εύρος εκπαίδευσης ήταν 6 έως 24 έτη. Οι στατιστικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με στατιστικά λογισμικά όπως το SPSS, το JASP και το EQS και περιλάμβαναν κυρίως α) MANOVAs και αναλύσεις διαμεσολάβησης για την αξιολόγηση των διαφορών μεταξύ των ομάδων και των άμεσων και έμμεσων επιδράσεων, β) CFAs για την αξιολόγηση της δομικής εγκυρότητας της συστοιχίας στις διάφορες εκδόσεις της και γ) καμπύλες ROC για την αξιολόγηση της διακριτικής ικανότητας των έργων της συστοιχίας. Η τελευταία CFA αποκάλυψε μια δομή δύο παραγόντων της R4Alz-R με καλή εσωτερική συνοχή. Ο πρώτος παράγοντας αντικατοπτρίζει τη ρέουσα νοημοσύνη (FI) ενώ ο δεύτερος τη μνήμη επεισοδίων (EM). Η συστοιχία δεν επηρεάζεται από το φύλο την ηλικία και την εκπαίδευση και ανιχνεύει τις λεπτές διαφορές μεταξύ των ομάδων. Συγκεκριμένα, η διάγνωση είχε σημαντική επίδραση στα έργα της R4Alz-R όσον αφορά τη σύγκριση α) ΥΓΔ και ΓΥν, β) ΥΓΔ και ΓΥη, γ) ΓΥν και ΗΓΔ και δ) ΓΥη και ΗΓΔ. Η συστοιχία έχει εξαιρετική ευαισθησία στη διάκριση της ΥΓΔ από την ΓΥν και την ΓΥη, καθώς και της ΓΥν και της ΓΥη από την ΗΓΔ. Ωστόσο, η R4Alz-R δεν διέκρινε την ΓΥν από την ΓΥη. Τρία είναι τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν: α) υπάρχει διαφορετικό πρότυπο γνωστικών ελλειμμάτων ανάλογα με τη φάση της νευροεκφύλισης, με τις ικανότητες γνωστικού ελέγχου να προηγούνται των προβλημάτων μνήμης, ενώ καθώς η νευροεκφύλιση εξελίσσεται, τόσο τα ελλείμματα γνωστικού ελέγχου όσο και τα ελλείμματα επεισοδιακής μνήμης είναι πιο εμφανή- β) η υγιής γήρανση δεν επηρεάζει τις γνωστικές ικανότητες και γ) η ΥΓΔ είναι αντικειμενικά ανιχνεύσιμη μέσω της συστοιχίας. Συμπερασματικά, η συστοιχία R4Alz-R είναι ένα καινοτόμο εργαλείο, απαλλαγμένο από δημογραφικές επιδράσεις, το οποίο μπορεί να εντοπίσει με σταθερότητα τις διάφορες φάσεις της πρώιμης γνωστικής έκπτωσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έγκαιρη διάγνωση των γνωστικών αλλαγών που σχετίζονται με τη γήρανση.