Αξιολόγηση της ικανότητας αναγνώρισης εικόνων με "θόρυβο" σε συνάρτηση με την ηλικία
ΚΟΤΣΑΒΑΣΙΛΟΓΛΟΥ Χ, ΤΡΑΚΑ Μ., ΜΠΑΛΟΓΙΑΝΝΗΣ Σ.
 Α' Νευρολογική Κλινική Α.Π.Θ.

Περίληψη
Είναι γνωστό ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει την ικανότητα να αναγνωρίζει αντικείμενα έχοντας στη διάθεσή του μόνο ένα τμήμα των πληροφοριών που τα συνθέτουν. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να διερευνήσει κατά πόσον αυτή η ικανότητα διατηρείται ή εκπίπτει με την πάροδο του χρόνου και σε ποιο βαθμό. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν δοκιμασίες μιας κλίμακας αξιολόγησης η οποία χρησιμοποιείται στην κλινική μας τα τελευταία 2 χρόνια. Οι δοκιμασίες χορηγήθηκαν σε 52 ασθενείς. Οι ασθενείς χωρίστηκαν σε 3 ομάδες με βάση την ηλικία. Παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στις ομάδες. Αυτό σημαίνει ότι η ικανότητα αναγνώρισης εικόνων με θόρυβο εκπίπτει σταδιακά με το πέρασμα του χρόνου. Οι δοκιμασίες αυτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την έγκαιρη διάγνωση των νοσημάτων που προσβάλουν τις ανώτερες νοητικές λειτουργίες.

Λέξεις κλειδιά: Ηλικία, αναγνώριση προτύπων, οπτική αντίληψη, κλίμακες αξιολόγησης.

Εισαγωγή

Μια από τις ιδιότητες που έχει ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι αυτή της επεξεργασίας ασαφών πληροφοριών. Αυτή η ικανότητα είναι αποτέλεσμα αφενός μεν, του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος αποθηκεύει και επεξεργάζεται τις πληροφορίες, αφετέρου δε της συνεχούς αλληλεπιδράσεως του με το περιβάλλον. Για κάθε αντικείμενο του εξωτερικού κόσμου υπάρχουν πολλές αναπαραστάσεις του στον εγκέφαλο. Άρα κάθε φορά που μια εικόνα, δια της οπτικής οδού, φτάνει στον ινιακό λοβό, υφίσταται επεξεργασία και ταυτοποιείται στο αντικείμενο που έχει τις πιο πολλές πιθανότητες να ταιριάζει. Η ικανότητα αυτή είναι ζωτικής σημασίας γιατί όπως είναι γνωστό, πολλές φορές ο εγκέφαλος αναγκάζεται να λειτουργεί σε συνθήκες ασάφειας1.

Η αναγνώριση αντικειμένων είναι διαδικασία η οποία εμπλέκει ευρείες περιοχές του εγκεφάλου. Το αντικείμενο έρχεται σαν ένα σύμπλεγμα πληροφοριών στον ινιακό λοβό στις πρωτογενείς περιοχές ανάλυσης και στη συνέχεια ανώτερες συνειρμικές περιοχές αναλαμβάνουν να ταυτοποιήσουν το αντικείμενο αυτό. Η ταυτοποίηση των αντικειμένων εκτός από τον ινιακό λοβό, εμπλέκει περιοχές μεταξύ του ινιακού και κροταφικού λοβού καθώς και κατώτερα τμήματα του κροταφικού λοβού. Η ταυτοποίηση ενός αντικειμένου που έρχεται διά της οπτικής οδού μπορεί να γίνει έχοντας ένα μέρος μόνο των επιμέρους πληροφοριών που το συνθέτουν. Είναι γνωστό για παράδειγμα ότι μια εικόνα που φθάνει στον ινιακό λοβό ενεργοποιεί νευρωνικά συμπλέγματα που απαντούν μόνο στην ύπαρξη οριζόντιων γραμμών ή κάθετων ή μόνο σε κίνηση2,3.

Σε σχέση με άλλες ικανότητες του εγκεφάλου η ικανότητα αναγνώρισης ασαφών εικόνων ή μιλώντας με όρους φυσικής, εικόνων με θόρυβο, έχει μελετηθεί ελάχιστα.

Έχουν γίνει αρκετές μελέτες που αφορούν την ικανότητα του εγκεφάλου να ξεχωρίζει ιδεατά αντικείμενα που δημιουργούνται με οπτικά τρυκ. Τυπικά παραδείγματα είναι εικόνες με ένα βάζο που μπορεί να αναγνωρισθεί και σαν δύο πρόσωπα σε προφίλ το ένα απέναντι από το άλλο. Επίσης η αντίληψη ενός τετραγώνου από 4 κύκλους στους οποίους λείπει το έσω και άνω ή κάτω τεταρτημόριο αντίστοιχα. Σε κάθε περίπτωση ο εγκέφαλος έχει την ικανότητα να αντιληφθεί στις εικόνες αυτές και τα δύο αντικείμενα που υπάρχουν4-6.

Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει εργασίες που διερευνούν την ικανότητα αναγνώρισης αντικειμένων σε εικόνες από τις οποίες έχουν αφαιρεθεί τμήματα σε ασθενείς με σχιζοφρένεια. Έχει βρεθεί ότι οι ασθενείς αυτοί έχουν αδυναμία να συνθέσουν μια εικόνα από τα συστατικά της στοιχεία7,8.

Δεν έχει μελετηθεί η αναγνώριση αντικειμένων σε εικόνες που έχουν υποστεί επεξεργασία με διάφορους τρόπους σε σχέση με την ηλικία ή κατά την εκδήλωση νόσου που περιλαμβάνει ανοϊκές διαταραχές.

Για τον λόγο αυτό μια σειρά από δοκιμασίες που δημιουργήθηκαν στην "Κλίμακα αξιολόγησης των ανώτερων νοητικών λειτουργιών" της κλινικής μας στοχεύουν στην διερεύνηση αυτής ακριβώς της ικανότητας9.

Υλικό και μέθοδοι

Η δοκιμασίες χορηγήθηκαν σε 52 άτομα ηλικίας από 20-80 ετών. Από τα άτομα αυτά 47 ήταν υγιή ενώ 5 είχαν νοσήματα που δεν σχετίζονται άμεσα με το Κ.Ν.Σ. Η κύρια παθολογία ήταν υπέρταση καλώς ελεγχόμενη με κατάλληλη αγωγή. Επίσης 1 άτομο είχε Σ.Δ. υπό αγωγή με αντιδιαβητικά δισκία. Κατά την διεξαγωγή των δοκιμασιών οι αρτηριακή τους πίεση ήταν σε φυσιολογικά επίπεδα. Στα άτομα αυτά έγινε Νευρολογική εξέταση χωρίς ευρήματα.

Οι εξεταζόμενοι ταξινομήθηκαν σε 3 ομάδες με βάση την ηλικία. Σαν όρια ηλικίας καθορίστηκαν τα 40 και 60 έτη. Τα χαρακτηριστικά τους φαίνονται στον πίνακα 1.

Στους πίνακες 2, 3 και 4 που ακολουθούν υπάρχουν πιο αναλυτικά στοιχεία για τα χαρακτηριστικά του όσον αφορά φύλο και επίπεδο μόρφωσης.

    

Για την διερεύνηση των διαφοροποιήσεων ανάμεσα στις ομάδες (στατιστικά σημαντική διαφορά) όσον αφορά τις επιδόσεις, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Mann-Whitney. Σαν όρια αποδεκτά ορίστηκαν το 0.05 και το 0.01.

Πριν από κάθε συνεδρία έγινε συνοπτικός έλεγχος της οπτικής οξύτητας για τις εικόνες και τις λέξεις.

Στους εξεταζόμενους παρουσιάστηκαν εικόνες και λέξεις και τους ζητήθηκε να τις αναγνωρίσουν. Όσοι από αυτούς είχαν πρόβλημα όρασης φορούσαν τα γυαλιά τους.

Οι δοκιμασίες

Οι δοκιμασίες που χορηγήθηκαν είχαν τους εξής τίτλους:

  1. Αναγνώριση εικόνων με θόρυβο σημείων ΙΙ
  2. Αναγνώριση. εικόνων με θόρυβο σημείων ΙΙΙ
  3. Αναγνώριση ανάγλυφου Ι
  4. Αναγνώριση. ανάγλυφου με θόρυβο σημείων

Σε κάθε δοκιμασία η σωστή απάντηση αντιστοιχούσε στην λεκτική αναγνώριση του αντικειμένου που αναπαρίστανε η εικόνα.

Ακολουθούν τα χαρακτηριστικά της κάθε δοκιμασίας:

    

    

Ευρήματα

Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έγινε από την κλίμακα αξιολόγησης. Τα δεδομένα για κάθε ομάδα ταξινομήθηκαν αυτόματα και επεξεργάστηκαν με πρόγραμμα στατιστικής επεξεργασίας. Στους πίνακες που ακολουθούν φαίνονται τα αποτελέσματα της κάθε ομάδας σε κάθε δοκιμασία.

Το γεγονός ότι δεν βρέθηκαν διαφορές στην πρώτη δοκιμασία (πίνακας 9) οφείλεται κατά πάσα πιθανότητα στο γεγονός ότι η αλλοίωση των εικόνων δεν ήταν πολύ μεγάλη.

Στην δεύτερη δοκιμασία (πίνακας 10) η αλλοίωση των εικόνων είναι πιο έντονη με αποτέλεσμα να παρατηρούμε διαφορές ανάμεσα στην "Ομάδα 1" και την "Ομάδα 2" όπως επίσης ανάμεσα στην "Ομάδα 1" και την "Ομάδα 3". Η μη ύπαρξη διαφορών ανάμεσα στις ομάδες 2 και 3 πιθανόν να δηλώνει ότι η διαφοροποίηση στις επιδόσεις γίνεται κατά την περίοδο 40-59 ετών και διατηρείται χωρίς αλλαγές μέχρι μεγάλες ηλικίες.

Στην Τρίτη δοκιμασία (πίνακας 11), δεν βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές κατά πάσα πιθανότητα γιατί η επεξεργασία αυτή των εικόνων διατηρεί μεγάλο μέρος της πληροφορίας η οποία είναι σημαντική για την ταυτοποίηση των αντικειμένων. Πιο συγκεκριμένα η διατήρηση της πληροφορίας του περιγράμματος έκανε δυνατή την αναγνώριση από όλους αποδεικνύοντας κάτι που είναι ήδη γνωστό από άλλες εργασίες ότι το περίγραμμα είναι από τα βασικά στοιχεία της αναγνώρισης μιας εικόνας.

Η τελευταία δοκιμασία (πίνακας 12), είναι όπως η προηγούμενη με προσθήκη θορύβου σημείων. Η προσθήκη αυτή είχε σαν αποτέλεσμα την διαφοροποίηση των επιδόσεων μεταξύ των ομάδων που έγιναν στατιστικά σημαντικές. Φαίνεται ότι υπάρχει έκπτωση στις επιδόσεις που είναι έντονη μεταξύ της "Ομάδας 1" και της "Ομάδας 2" όπως επίσης και μεταξύ της "Ομάδας 1" και της "Ομάδας 3". Η ύπαρξη διαφοράς στατιστικά σημαντικής στο 0.05 ανάμεσα στις ομάδες 2 και 3 δείχνει ότι η ηλικία είναι επιβαρυντικός παράγοντας στην ικανότητα αναγνώρισης εικόνων με την συγκεκριμένη επεξεργασία.

    

    

Συμπεράσματα

Είναι εμφανές από τα παραπάνω ότι η ικανότητα του εγκεφάλου να ταυτοποιεί αντικείμενα τα οποία έρχονται σ' αυτόν με την μορφή εικόνων που έχουν υποστεί αλλοίωση, είναι συνάρτηση της ηλικίας. Αυτό φαίνεται λογικό σαν αποτέλεσμα της φυσιολογικής φθοράς που υφίστανται οι νευρωνικές δομές του Κ.Ν.Σ. άμεσα ή έμμεσα με το πέρασμα του χρόνου.

Όπως σημειώθηκε σε προηγούμενη παράγραφο στην 3η ομάδα υπάρχουν άτομα με υπέρταση και Σακχαρώδη διαβήτη. Άρα λοιπόν είναι λογικό σε όλες τις συγκρίσεις μεταξύ της 2ης και 3ης ομάδας (40-59 και 60-80 ετών αντίστοιχα) να υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές, εφόσον εκτός από την ηλικία υπάρχουν και νοσήματα τα οποία έμμεσα επηρεάζουν το Κ.Ν.Σ. Από τα ευρήματα δεν προκύπτει κάτι τέτοιο σε όλες τις περιπτώσεις. Σε μια δοκιμασία (Αναγνώριση εικόνων με θόρυβο σημείων ΙΙΙ) υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στην 1η και 2η ομάδα αλλά όχι ανάμεσα στην 2η και την 3η.

Αυτό είναι δεδομένο που απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση. Ο λόγος είναι κατά πάσα πιθανότητα ο εξής. Η επίδραση της υπέρτασης και φυσικά του Σακχαρώδους διαβήτη δεν είναι γραμμική αλλά καμπύλη. Δηλαδή για μεγάλο διάστημα τα νοσήματα αυτά δεν προκαλούν εμφανή φαινόμενα. Μετά από κάποιο κρίσιμο σημείο όμως, πιθανόν να υπάρχει απότομη έκπτωση των ανώτερων νοητικών λειτουργιών και αυτό μαρτυρεί η αγγειακή άνοια.

Η χορήγηση των δοκιμασιών σε άτομα χωρίς προβλήματα υγείας (ή όσον αφορά 5 εξεταζόμενους στην 3η ομάδα, σε άτομα που δεν έχουν νοσήματα που εμπλέκουν άμεσα το ΚΝΣ) μπορεί να μας δώσει την δυνατότητα να ορίσουμε με σαφήνεια τα όρια του φυσιολογικού έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί η κλίμακα σε άτομα τα οποία βρίσκονται σε αρχόμενα στάδια νοητικής έκπτωσης.

Μια τέτοια δυνατότητα είναι πολύ σημαντική γιατί η διερεύνηση των ανώτερων νοητικών λειτουργιών με δοκιμασίες αξιολόγησης είναι αυτή τη στιγμή μια φτηνή και αξιόπιστη μέθοδος.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Mace MJ, Thorpe SJ, Fabre-Thorpe M. Rapid categorization of achromatic natural scenes: how robust at very low contrasts? J Cogn Neurosci. 2001 Aug 15;13(6):744-53.
  2. Hubel DH, Wiesel TN, Stryker MP. Anatomical demonstration of orientation columns in macaque monkey. J Comp Neurol. 1978 Feb 1;177(3):361-80.
  3. Hubel DH, Wiesel TN. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex. J Physiol. 1968 Mar; 195(1):215-43.
  4. Hasson U, Hendler T, Ben Bashat D, Malach R. Vase or face? A neural correlate of shape-selective grouping processes in the human brain. Cogn Neurosci. 2001 Aug 15;13(6):744-53.
  5. Nasanen R, Syvajarvi A, Rovamo J. Effect of image orientation contents on detection efficiency. Vision Res. 1997 Apr;37(8):1025-32.
  6. Hasson U, Hendler T, Ben Bashat D, Malach R. Vase or face? A neural correlate of shape-selective grouping processes in the human brain. Cogn Neurosci. 2001 Aug 15;13(6):744-53.
  7. Foxe JJ, Murray MM, Javitt DC. Filling-in in Schizophrenia: a High-density Electrical Mapping and Source-analysis Investigation of Illusory Contour Processing. Cereb Cortex. 2005 Mar 16
  8. Doniger GM, Foxe JJ, Murray MM, Higgins BA, Javitt DC. Impaired visual object recognition and dorsal/ventral stream interaction in schizophrenia. Arch Gen Psychiatry. 2002 Nov; 59(11):1011-20.
  9. Kotsavasiloglou G. C., Baloyannis I. S. A software tool for the evaluation of the cognitive functions. Mental Dysfunctions in Parkison's Disease. Salzburg-Austria, 24-27 October 2004