4 méthodes pour évaluer la maladie d'Alzheimer avec l'eye tracking

De nombreuses recherches démontrent que l'eye tracking est un outil prometteur pour l'évaluation précoce de la maladie d'Alzheimer. Les mouvements oculaires et les altérations cognitives se produisent à des stades précoces de la maladie et peuvent être évalués au moyen de tâches d'eye tracking simples et peu coûteuses en temps. Cet article présente quatre façons dont l'eye tracking pourrait contribuer à l'évaluation précoce de la maladie d'Alzheimer.

Eye tracking - un complément à la boîte à outils d'évaluation de la maladie d'Alzheimer

La maladie d'Alzheimer est une affection neurodégénérative progressive qui représente jusqu'à 70 % de tous les cas de démence (World Alzheimer Report, 2022 ). Elle se caractérise par une altération progressive de la mémoire, du processus de pensée, de la perception et du langage. Au départ, la maladie d'Alzheimer est le plus souvent asymptomatique et commence plusieurs années avant l'apparition des symptômes cliniques. Par exemple, les personnes souffrant de troubles cognitifs légers sont plus susceptibles d'évoluer vers la MA, avec un taux de conversion annuel d'environ 15 % (Liu et al., 2013).

Actuellement, il n'existe pas de traitement curatif de la maladie d'Alzheimer, mais un diagnostic précoce pourrait améliorer la gestion de la maladie et ralentir sa progression vers la démence. Selon le rapport mondial sur la maladie d'Alzheimer, 75 % des personnes atteintes de démence ne sont pas diagnostiquées. Les biomarqueurs existants pour la détection précoce de la MA sont invasifs (ponction lombaire, par exemple), coûteux (neuro-imagerie, par exemple) ou longs (test cognitif neuropsychologique, par exemple), ce qui rend le dépistage en temps utile inaccessible pour de nombreuses personnes touchées.

L'eye tracking est une technologie précise, non intrusive et rentable qui pourrait être utilisée pour le dépistage en volume de la MA (Readman et al., 2021). Les mesures des mouvements oculaires permettent d'évaluer les fonctions cognitives et oculomotrices indépendamment de la langue et de la culture. C'est un avantage par rapport aux tests neuropsychologiques, car les capacités de langage et d'expression peuvent être considérablement réduites dans la MA. Comme la MA s'accompagne généralement d'un large spectre d'altérations oculomotrices et du comportement visuel (Molitor et al., 2015), des mouvements oculaires et des schémas visuels spécifiques pourraient servir de biomarqueurs dans les stades précoces de la MA.

4 méthodes par lesquelles l'eye tracking pourrait faciliter l'évaluation précoce de la maladie d'Alzheimer

Évaluation des mouvements oculaires fondamentaux

La maladie d'Alzheimer (MA) altère la connectivité entre les régions corticales et sous-corticales du cerveau qui contrôlent les mouvements oculaires (Armstrong, 2009). Les recherches font état de changements liés à la MA dans les saccades, les fixations, la poursuite lisse et les microsaccades (Molitor et al., 2015). L'état des mouvements oculaires de base peut être évalué en mettant en œuvre des tâches simples de mouvements oculaires. Pavisic et ses collègues (Pavisic et al., 2017) ont élégamment démontré qu'en évaluant la stabilité de la fixation (se concentrer sur un point pendant 10 secondes), la poursuite fluide (suivre une cible en mouvement) et la pro-saccade (regarder la cible lorsqu'elle apparaît), ils pouvaient classer les personnes atteintes de MA des pairs en bonne santé avec une précision de 95 %. Les personnes atteintes de la MA présentent des saccades plus intrusives et une durée de fixation plus courte dans la tâche de stabilité de la fixation par rapport à leurs pairs sains. Ils suivent une cible en mouvement pendant une durée plus courte et effectuent davantage de saccades interruptives pendant la poursuite fluide. Les patients atteints de MA sont moins précis dans la tâche de pro-saccade et mettent plus de temps à fixer la cible (Pavisic et al., 2017).

Une autre tâche de fixation courte et simple est l'étalonnage de la pupille, dans laquelle un participant fixe une cible statique pendant 10 secondes (Jang et al., 2021). Cette tâche permet de capturer les secousses de l'onde carrée - des mouvements oculaires involontaires interrompant les fixations et couramment observés dans la MA (Nakamagoe et al., 2019). La tâche d'étalonnage de la pupille peut être utilisée pour le dépistage à grande échelle de la MA, car elle ne prend que 10 secondes et donne des résultats significatifs lorsqu'on compare des individus sains à des individus atteints de la MA (Jang et al., 2021). Lors d'une tentative de fixation, le comportement des microsaccades pourrait aider à différencier les personnes atteintes de troubles cognitifs légers de leurs pairs en bonne santé, car le premier groupe présente des microsaccades plus obliques (Kapoula et al., 2014).

Évaluation des fonctions exécutives - tâche d'antisaccade

Le dysfonctionnement inhibiteur est l'un des premiers domaines non mémoriels à être affecté dans la maladie d'Alzheimer (Wilcockson et al., 2019). Dans une tâche d'antisaccade, un participant doit inhiber une saccade vers la cible et effectuer une saccade dans la direction opposée. Le nombre d'erreurs d'inhibition commises dans cette tâche est significativement plus élevé chez les personnes atteintes de la MA et permet de prédire la gravité de la MA (Opwonya et al., 2022). Les individus sains commettent généralement des erreurs d'antisaccade dans 20 % des essais, tandis que les individus atteints de MA en commettent entre 50 et 80 % (Garbutt et al., 2008). Un plus grand nombre d'erreurs d'antisaccade peut déjà être détecté au début de la MA (Kaufman et al., 2012) et même lorsque seule une déficience cognitive légère commence à se manifester (Chehrehnegar et al., 2022). La tâche d'antisaccade donne des résultats cohérents dans la population atteinte de la MA, ce qui en fait un candidat solide pour l'évaluation des fonctions exécutives chez les personnes vieillissantes.

Évaluation avancée du comportement des téléspectateurs

Outre les changements dans les mouvements oculaires de base, les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer (MA) éprouvent des difficultés dans les scénarios de perception visuelle avancée, tels que la recherche visuelle et l'exploration de scènes (Molitor et al., 2015). Les difficultés à effectuer ces tâches sont associées à des déficiences de la mémoire à court terme et de la mémoire de travail, qui sont déjà évidentes aux stades précliniques de la maladie d'Alzheimer.

La tâche de comparaison visuelle par paires est une tâche de mémoire de reconnaissance dans laquelle les participants sont notés sur la proportion de temps passé à regarder une nouvelle image par rapport à des images déjà vues. Les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer et de troubles cognitifs légers reconnaissent mal les nouveautés (Crutcher et al., 2009 ; Nie et al., 2020 ; Zola et al., 2013). Les scores obtenus dans cette tâche d'eye tracking peuvent prédire de manière fiable la poursuite du déclin cognitif dans le cadre d'un suivi d'un an (Nie et al., 2020) et la conversion d'un trouble cognitif léger en MA jusqu'à trois ans avant le diagnostic clinique (Zola et al., 2013).

La recherche visuelle est un comportement de recherche orienté vers un but et visant à trouver une cible parmi des distracteurs. Les personnes atteintes de la MA présentent des temps de réponse plus longs dans les tâches de recherche visuelle, et leurs schémas de recherche sont plus désorganisés et stochastiques que les témoins (Barral et al., 2020 ; Pereira et al., 2020). Les personnes atteintes de la MA ont plus de difficultés à détecter les objets saillants dans une scène visuelle ; elles mettent plus de temps à déplacer leur attention des régions centrales vers les régions périphériques de la scène visuelle (Pereira et al., 2020).

Évaluation de la lecture

La lecture nécessite l'intégration de plusieurs systèmes cognitifs, tels que l'attention, la perception des mots et la compréhension. Des changements dans le comportement de lecture sont observés dans les stades précoces de la maladie d'Alzheimer (MA), et la recherche montre qu'il est possible de capturer ces changements avec un Eye Tracker ou Oculomètres pendant une tâche de lecture (Fernández et al., 2015). Les personnes à un stade précoce de la maladie d'Alzheimer lisent moins de mots par fixation et montrent une augmentation du nombre total et de la durée des fixations par rapport à leurs pairs en bonne santé (Fernández et al., 2016). En outre, les patients atteints de la MA prennent plus de temps pour lire un texte, sont plus susceptibles de relire le texte et sont moins susceptibles de sauter des parties non informatives d'un texte, toujours par rapport à des pairs en bonne santé (MacAskill et Anderson, 2016).

Les tests de lecture (par exemple, le test de King-Devick) permettent de détecter les personnes souffrant de troubles cognitifs légers avant qu'elles ne développent des symptômes cliniques apparents, principalement sur la base de l'amplitude et de la durée des saccades pendant la tâche de lecture (Hannonen et al., 2022). Le groupe atteint de troubles cognitifs légers présente une durée et une amplitude de saccade plus courtes que les témoins sains. Les caractéristiques des mouvements oculaires recueillies au cours d'une tâche de lecture permettent de classer les personnes atteintes de la MA avec une précision de 89,8 % (Biondi et al., 2018).

Conclusion

De plus en plus d'études montrent que les personnes aux premiers stades de la maladie d'Alzheimer présentent des altérations mesurables des mouvements oculaires de base et des fonctions cognitives. Dans cet article, nous avons mis en évidence quelques tâches simples et rapides d'eye tracking qui pourraient faciliter le processus de dépistage précoce de la maladie d'Alzheimer. Dans l'ensemble, l'eye tracking pourrait servir d'outil non intrusif d'évaluation du risque de démence pour le dépistage en volume dans les centres de soins primaires. Avec davantage de développement et de recherche, les mesures des mouvements oculaires pourraient devenir des biomarqueurs fiables de la maladie d'Alzheimer qui pourraient compléter d'autres mesures neuropsychologiques et physiologiques.

Note complémentaire sur l'importance de l'eye tracking à distance dans l'évaluation de la population âgée :

L'évaluation des populations âgées nécessite un environnement confortable, de préférence sans fixation de la tête, car elles souffrent souvent de tremblements ou d'altérations dégénératives de la colonne vertébrale cervicale. L'Eye Tracker ou Oculomètre doit être facile et rapide à calibrer et doit pouvoir suivre les mouvements oculaires sans mentonnière. Les chercheurs font état d'une expérience positive avec les Eye Trackers ou Oculomètres prêts à l'emploi lorsqu'ils testent des patients âgés (Barral et al., 2020 ; Jang et al., 2021). Dans l'une de ces études, les participants ont répondu à une enquête post-évaluation sur leur expérience de l'évaluation. Ils ont évalué la facilité d'utilisation, l'acceptabilité et l'attitude à l'égard de l'eye tracking. La plupart des participants ont perçu l'évaluation de l'eye tracking à distance de manière positive : 93 % se sont sentis à l'aise et 91 % se sont sentis détendus pendant l'évaluation. En outre, 96 % des participants ont déclaré être prêts à répéter l'évaluation à l'avenir, et 93 % étaient prêts à répéter l'évaluation tous les mois (Barral et al., 2020).

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Publications citées

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Barral, O., Jang, H., Newton-Mason, S., Shajan, S., Soroski, T., Carenini, G., Conati, C. et Field, T. (2020). Classification non invasive de la maladie d'Alzheimer à l'aide de l'Eye tracking et du langage . Actes de la 5e conférence sur l'apprentissage automatique pour la santé , 813-841.

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