Computer-based Assessment: Dual-task Outperforms Large-screen Cancellation Task in Detecting Contralesional Omissions

Objective: Traditionally, asymmetric spatial processing (i.e., hemispatial neglect) has been assessed with paper-and-pencil tasks, but growing evidence indicates that computer-based methods are a more sensitive assessment modality. It is not known, however, whether simply converting well-established paper-and-pencil methods into a digital format is the best option. The aim of the present study was to compare sensitivity in detecting contralesional omissions of two different computer-based methods: a “digitally converted” cancellation task was compared with a computer-based Visual and Auditory dual-tasking approach, which has already proved to be very sensitive. Methods: Participants included 40 patients with chronic unilateral stroke in either the right hemisphere (RH patients, N = 20) or the left hemisphere (LH patients, N = 20) and 20 age-matched healthy controls. The cancellation task was implemented on a very large format (173 cm × 277 cm) or in a smaller (A4) paper-and-pencil version. The computer-based dual-tasks were implemented on a 15′′ monitor and required the detection of unilateral and bilateral briefly presented lateralized targets. Results: Neither version of the cancellation task was able to show spatial bias in RH patients. In contrast, in the Visual dual-task RH patients missed significantly more left-sided targets than controls in both unilateral and bilateral trials. They also missed significantly more left-sided than right-sided targets only in the bilateral trials of the Auditory dual-task. Conclusion: The dual-task setting outperforms the cancellation task approach even when the latter is implemented on a (large) screen. Attentionally demanding methods are useful for revealing mild forms of contralesional visuospatial deficits.Peer reviewe

Visuoattentive deficits in unilateral stroke — assessment of various aspects with computer-based methods

Stroke is among the most common causes of long-term disability, and cognitive symptoms especially affect patients’ recovery. Attention deficits are typical cognitive symptoms after stroke. Hemispatial neglect is a dramatic example of stroke disturbing attention as the patient’s attention is oriented toward the side of the brain lesion while the patient ignores the side opposite the brain lesion (i.e., the contralesional side). Severe neglect is associated with poor functional outcomes, but even milder deficits can cause significant real-life problems. Traditionally, neglect has been diagnosed with paper-and-pencil methods assessing visual attention. Severe neglect becomes easily evident with conventional methods, but milder deficits are more demanding to diagnose. The present set of studies aimed to examine whether visuoattentive deficits of stroke patients could sensitively be uncovered with computer-based methods. A novel large-screen method was developed, and another computer test battery was used. First, two large-screen dual tasks were compared, and their complexity was varied, in order to reveal subtle visual neglect (Study I). Then, two computer methods with different qualities were used to find out whether unilateral stroke patients show both contralesional and general deficits in visual attention (Study II). Lastly, a traditional cancellation task was converted into a digital large-screen format. The large-screen and the paper-and-pencil cancellation tasks were then compared with standard-screen dual tasks to find out which approach would be more sensitive in revealing signs of visual neglect (Study III). Forty patients with first-ever neuroradiologically verified stroke either in the left hemisphere (LHS patients, n = 20) or the right hemisphere (RHS patients, n = 20), and 20 healthy controls participated in the study. All participants underwent assessments with seven computer methods. The large-screen battery contained two visual dual tasks, a novel cancellation task, and a task with visual stimuli in fast downward motion. The standard-screen battery contained a visual single task in which brief unilateral and bilateral targets were presented, as well as two dual tasks analogous with the single task but with a visual or auditory secondary task. RHS patients showed contralesional visual inattention in all computer dual tasks, and in a standard-screen single task. Both patient groups showed general visual inattention for stimuli in fast downward motion. Neither paper-and-pencil nor the large-screen cancellation tasks were able to identify these deficits. In conclusion, computerized methods can offer sensitive assessment tools of visuoattentive deficits, which are subtle and remain undetected through traditional neuropsychological tests.Aivoverenkiertohäiriöt aiheuttavat yhden merkittävimmistä tautitaakoista maailmanlaajuisesti. Erityisesti tiedonkäsittelyn eli kognitiivisten oireiden on todettu heikentävän potilaiden toipumista. Tarkkaavuuden häiriöt kuuluvat yleisimpiin aivoverenkiertohäiriön jälkeisiin kognitiivisiin oireisiin. Toispuoleinen huomiotta jääminen eli nk. neglect on yleinen tarkkaavuuden häiriö aivoverenkiertohäiriön jälkeen. Neglectin seurauksena aivovaurion vastakkaisen puolen ympäristön ja/tai kehon puolen huomioiminen on puutteellista. Vaikea-asteinen neglect heikentää arkiselviytymistä, mutta myös lieväasteinen häiriö saattaa aiheuttaa merkittäviä ongelmia, kuten riskejä liikenteessä. Neglectin diagnosointiin on perinteisesti käytetty näönvaraisen tarkkaavuuden arviointiin kehitettyjä kynä-paperi-menetelmiä. Perinteiset menetelmät ovat tarkoituksenmukaisia vaikea-asteisen neglectin toteamisessa, mutta lieväasteisen häiriön diagnosointi on haastavaa. Perinteiset menetelmät ovat tähän tarkoitukseen riittämättömiä. Tämän tutkimussarjan tarkoituksena oli tarkastella tietokonepohjaisten menetelmien kykyä havaita aivoverenkiertohäiriön jälkeisiä näönvaraisen tarkkaavuuden häiriöitä. Tutkimusta varten kehitettiin uusi tietokonepohjainen menetelmä, jossa hyödynnettiin laajaa näköhavaintokenttää, sekä käytettiin toista tietokonepohjaista näönvaraisen tarkkaavuuden arviointipatteristoa. Tutkimukseen rekrytoitiin 40 ensimmäiseen diagnosoituun aivoverenkiertohäiriöönsä sairastunutta kuntoutuspotilasta, sekä 20 tervettä kontrollikoehenkilöä. Potilaiden verenkiertohäiriö sijoittui joko oikeaan (20 potilasta) tai vasempaan (20 potilasta) aivopuoliskoon. Oikean aivopuoliskon verenkiertohäiriöpotilailla tuli esiin aivovaurion vastakkaisen puolen huomioimattomuutta tietokonepohjaisissa testeissä, joissa esitettiin lyhytkestoisesti näytön laidoilla (oikealla ja/tai vasemmalla) välähtäviä näköärsykkeitä. Lisäksi sekä oikean että vasemman aivopuoliskon verenkiertohäiriöpotilailla tuli esiin yleistä (eli ei pelkästään aivovaurion vastakkaiselle puolelle rajoittuvaa) tarkkaamattomuutta tietokonepohjaisessa testissä, jossa esitettiin nopeassa alaspäin suuntautuvassa liikkeessä olevia näköärsykkeitä laajassa havaintokentässä. Näitä ilmiöitä ei tullut esiin perinteisillä näönvaraisen tarkkaavuuden (nk. cancellation) testimenetelmillä. Yhteenvetona tämän väitöskirjan tutkimuksista voidaan todeta, että tietokonepohjaisilla menetelmillä voidaan saada esiin lieviä aivoverenkiertohäiriön jälkeisiä näönvaraisen tarkkaavuuden häiriöitä, jotka eivät tule perinteisillä menetelmillä esiin