Stop walking when talking, czyli związek funkcji poznawczych z kontrolą chodu

• Authors: Anna Rajtar-Zembaty , Jakub Rajtar-Zembaty , Anna Starowicz-Filip , Barbara Skalska-Dulińska , Iwona Kinga Czechowicz , Anna Skalska

Title variants

EN

Stop walking when talking – a relationship between cognitive functions and gait control

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Nowadays, more and more scientific reports highlight the importance of cognitive skills in motor control. It is believed that movement also engages higher mental processes such as executive functions, attention and working memory. Executive functions include cognitive processes, such as the ability to initiate, plan, modify and control behaviour. They play an integrative role in the processing of information, including both cognitive and behavioural elements, necessary for goal-directed and effective action. Executive functions play a key role in the regulation of gait in the case of taking new steps or modifying previously learned motor programmes. Neuroimaging studies show that there is a common pattern of neural activity for walking, executive functions and attention, involving the frontal cortex and cortico-subcortical neuronal network. Many studies have shown that the impairment of executive functions may contribute to gait disturbances and increased risk of falls. Executive functions allow movement patterns to be modified, and enable the introduction of adaptive compensatory strategies in response to changing internal and external environmental stimuli. Studies with dual-task paradigm also stress the importance of attention in maintaining the control over gait. The addition of a cognitive task slows gait in the elderly. The incidence of falls is higher in subjects with dementia. The identification of cognitive risk factors of falls may allow more effective diagnostic and therapeutic methods to be developed. The aim of this study was to elucidate the relationship between cognitive function, i.e. executive functions and attention, and the risk of falls.

PL

Współcześnie powstaje coraz więcej doniesień naukowych podkreślających znaczenie sprawności funkcji poznawczych w kontroli motorycznej. Uważa się, że chód angażuje także wyższe procesy psychiczne: funkcje wykonawcze, uwagę i pamięć operacyjną. Funkcje wykonawcze obejmują takie procesy poznawcze, jak zdolność do inicjowania, planowania, modyfikowania i kontroli zachowania. Pełnią integracyjną funkcję w przetwarzaniu informacji – obejmują elementy poznawcze i behawioralne niezbędne do skutecznego działania, zorientowanego na cel. Funkcje wykonawcze odgrywają kluczową rolę w regulacji chodu w przypadku podejmowania nowych czynności bądź modyfikowania uprzednio wyuczonych programów ruchowych. Jak dowodzą badania neuroobrazowe, dla chodu, funkcji wykonawczych i uwagi istnieje wspólny wzorzec aktywności neuronalnej, obejmujący korę czołową i jej korowo-podkorową sieć neuronalną. W wielu badaniach wykazano, że osłabienie funkcji wykonawczych może przyczyniać się do powstawania zaburzeń chodu i zwiększać ryzyko upadków. Funkcje wykonawcze umożliwiają modyfikowanie wzorców ruchowych, jak również wprowadzanie adaptacyjnych strategii kompensacyjnych w odpowiedzi na zmieniające się bodźce – pochodzące ze środowiska zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego. Badania w paradygmacie podwójnego zadania podkreślają też znaczenie uwagi w utrzymaniu kontroli chodu. Dodanie zadania angażującego funkcje poznawcze przekłada się w grupie ludzi starszych na spowolnienie chodu. Częstość upadków jest wyższa u osób z otępieniem. Identyfikacja poznawczych czynników ryzyka upadków może pozwolić na opracowanie skuteczniejszych metod diagnostycznych i terapeutycznych. Celem niniejszej pracy jest próba wyjaśnienia mechanizmów relacji między funkcjami poznawczymi – funkcjami wykonawczymi i uwagą – a ryzykiem upadków.

Keywords

EN

attention; chód; executive functions; fall risk; funkcje wykonawcze; gait; pamięć operacyjna; ryzyko upadków; uwaga; working memory

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Aktualności Neurologiczne
• Year: 2015
• Volume: 15
• Issue: 1
• Pages: 22-27

Contributors

author

Anna Rajtar-Zembaty

• Katedra Psychiatrii, Wydział Lekarski, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum w Krakowie, Polska. Nowa Rehabilitacja – Centrum Medyczno-Rehabilitacyjne Kraków-Południe, Polska

author

Jakub Rajtar-Zembaty

• Akademia Wychowania Fizycznego im. Bronisława Czecha w Krakowie, Polska

author

Anna Starowicz-Filip

• Katedra Psychiatrii, Wydział Lekarski, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum w Krakowie, Polska

author

Barbara Skalska-Dulińska

• Nowa Rehabilitacja – Centrum Medyczno-Rehabilitacyjne Kraków-Południe, Polska

author

Iwona Kinga Czechowicz

• Katedra Psychiatrii, Wydział Lekarski, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum w Krakowie, Polska

author

Anna Skalska

• Katedra Chorób Wewnętrznych i Gerontologii, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum w Krakowie, Polska

References

• Anstey KJ, von Sanden C, Luszcz MA: An 8-year prospective study of the relationship between cognitive performance and falling in very old adults. J Am Geriatr Soc 2006; 54: 1169–1176.
• Baddeley AD, Hitch GJ: Working memory. In: Bower GH (ed.): The Psychology of Learning and Motivation: Advances in Research and Theory. Vol. 8, Academic Press, New York 1974: 47–89.
• Beauchet O, Dubost V, Herrmann F et al.: Relationship between dual-task related gait changes and intrinsic risk factors for falls among transitional frail older adults. Aging Clin Exp Res 2005; 17: 270–275.
• Borzym A: Upadki osób w podeszłym wieku – przyczyny, konsekwencje i zapobieganie. Psychogeriatr Pol 2009; 6: 81–88.
• Chrobak AA, Tereszko A, Jeziorko S et al.: [Paradigms of procedural learning – a review of selected methods]. Neuropsychiatr Neuropsychol 2014; 9: 62–70.
• Collette F, Olivier L, Van der Linden M et al.: Involvement of both prefrontal and inferior parietal cortex in dual-task performance. Brain Res Cogn Brain Res 2005; 24: 237–251.
• Coppin AK, Shumway-Cook A, Saczynski JS et al.: Association of executive function and performance of dual-task physical tests among older adults: analyses from the InChianti study. Age Ageing 2006; 35: 619–624.
• van Doorn C, Gruber‐Baldini AL, Zimmerman S et al.: Dementia as a risk factor for falls and fall injuries among nursing home residents. J Am Geriatr Soc 2003; 51: 1213–1218.
• Dreher JC, Grafman J: Dissociating the roles of the rostral anterior cingulate and the lateral prefrontal cortices in performing two tasks simultaneously or successively. Cereb Cortex 2003; 13: 329–339.
• Fukuyama H, Ouchi Y, Matsuzaki S et al.: Brain functional activity during gait in normal subjects: a SPECT study. Neurosci Lett 1997; 228: 183–186.
• Gasquoine PG: Localization of function in anterior cingulate cortex: from psychosurgery to functional neuroimaging. Neurosci Biobehav Rev 2013; 37: 340–348.
• Gleason CE, Gangnon RE, Fischer BL et al.: Increased risk for falling associated with subtle cognitive impairment: secondary analysis of a randomized clinical trial. Dement Geriatr Cogn Disord 2009; 27: 557–563.
• Hausdorff JM, Schweiger A, Herman T et al.: Dual-task decrements in gait: contributing factors among healthy older adults. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2008; 63: 1335–1343.
• Herman T, Mirelman A, Giladi N et al.: Executive control deficits as a prodrome to falls in healthy older adults: a prospective study linking thinking, walking, and falling. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2010; 65: 1086–1092.
• van Iersel MB, Hoefsloot W, Munneke M et al.: Systematic review of quantitative clinical gait analysis in patients with dementia. Z Gerontol Geriatr 2004; 37: 27–32.
• Jodzio K: Neuropsychologia intencjonalnego działania. Koncepcje funkcji wykonawczych. Wydawnictwo Naukowe Scholar, Warszawa 2008.
• Kearney F, Harwood R, Gladman J et al.: The relationship between executive function and falls and gait abnormalities in older adults: a systematic review. Dement Geriatr Cogn Disord 2013; 36: 20–35.
• Lord SR, Sherrington C, Menz HB et al.: Falls in Older People: Risk Factors and Strategies for Prevention. Cambridge University Press, Cambridge 2007.
• Lundin-Olsson L, Nyberg L, Gustafson Y: “Stops walking when talking” as a predictor of falls in elderly people. Lancet 1997; 349: 617.
• MacDonald AW, Cohen JD, Stenger VA et al.: Dissociating the role of the dorsolateral prefrontal and anterior cingulate cortex in cognitive control. Science 2000; 288: 1835–1838.
• Malouin F, Richards CL, Jackson PL et al.: Brain activations during motor imagery of locomotor-related tasks: a PET study. Hum Brain Mapp 2003; 19: 47–62.
• Maruszewski T: Psychologia poznania. Umysł i świat. Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne, Gdańsk 2001.
• Mecocci P, von Strauss E, Cherubini A et al.: Cognitive impairment is the major risk factor for development of geriatric syndromes during hospitalization: results from the GIFA study. Dement Geriatr Cogn Disord 2004; 20: 262–269.
• Merory JR, Wittwer JE, Rowe CC et al.: Quantitative gait analysis in patients with dementia with Lewy bodies and Alzheimer’s disease. Gait Posture 2007; 26: 414–419.
• Mezzacappa E: Alerting, orienting, and executive attention: developmental properties and sociodemographic correlates in an epidemiological sample of young, urban children. Child Dev 2004; 75: 1373–1386.
• Miyake A, Friedman NP, Emerson MJ et al.: The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “Frontal Lobe” tasks: a latent variable analysis. Cogn Psychol 2000; 41: 49–100.
• Morton SM, Bastian AJ: Cerebellar contributions to locomotor adaptations during splitbelt treadmill walking. J Neurosci 2006; 26: 9107–9116.
• Morton SM, Bastian AJ: Cerebellar control of balance and locomotion. Neuroscientist 2004; 10: 247–259.
• Nadkarni NK, Mawji E, McIlroy WE et al.: Spatial and temporal gait parameters in Alzheimer’s disease and aging. Gait Posture 2009; 30: 452–454.
• Nevitt MC, Cummings SR, Hudes ES: Risk factors for injurious falls: a prospective study. J Gerontol 1991; 46: M164–M170.
• Oliver D, Daly F, Martin FC et al.: Risk factors and risk assessment tools for falls in hospital in-patients: a systematic review. Age Ageing 2004; 33: 122–130.
• Pijnappels M, Delbaere K, Sturnieks DL et al.: The association between choice stepping reaction time and falls in older adults – a path analysis model. Age Ageing 2010; 39: 99–104.
• Prakash RS, Erickson KI, Colcombe SJ et al.: Age-related differences in the involvement of the prefrontal cortex in attentional control. Brain Cogn 2009; 71: 328–335.
• Purdy M: Executive function ability in persons with aphasia. Aphasiology 2002; 16: 549–557.
• Rajtar AM, Przewoźnik DA, Starowicz-Filip A et al.: Dysfunkcje wykonawcze w afatycznych zaburzeniach mowy po udarze mózgu. Post Psychiatr Neurol 2014; 23: 41–46.
• Rapport LJ, Hanks RA, Millis SR et al.: Executive functioning and predictors of falls in the rehabilitation setting. Arch Phys Med Rehabil 1998; 79: 629–633.
• Rogers WA: Attention and aging. In: Park DC, Schwarz N (eds.): Cognitive Aging: A Primer. Psychology Press, Taylor & Francis Group, 2006: 57–71.
• Rubenstein LZ, Robbins AS, Josephson KR et al.: The value of assessing falls in an elderly population. A randomized clinical trial. Ann Intern Med 1990; 113: 308–316.
• Sánchez-Cubillo I, Periañez JA, Adrover-Roig D et al.: Construct validity of the Trail Making Test: role of task-switching, working memory, inhibition/interference control, and visuomotor abilities. J Int Neuropsychol Soc 2009; 15: 438–450.
• Sattin RW: Falls among older persons: a public health perspective. Annu Rev Public Health 1992; 13: 489–508.
• van Schoor NM, Smit JH, Pluijm SM et al.: Different cognitive functions in relation to falls among older persons. Immediate memory as an independent risk factor for falls. J Clin Epidemiol 2002; 55: 855–862.
• Shaw FE: Falls in cognitive impairment and dementia. Clin Geriatr Med 2002; 18: 159–173.
• Sheridan PL, Hausdorff JM: The role of higher-level cognitive function in gait: executive dysfunction contributes to fall risk in Alzheimer’s disease. Dement Geriatr Cogn Disord 2007; 24: 125–137.
• Skalska A: Ograniczenie sprawności funkcjonalnej osób w podeszłym wieku. Zdrowie Publiczne i Zarządzanie 2011; 1: 50–59.
• Smith EE, Jonides J: Storage and executive processes in the frontal lobes. Science 1999; 283: 1657–1661.
• Springer S, Giladi N, Peretz C et al.: Dual-tasking effects on gait variability: the role of aging, falls, and executive function. Mov Disord 2006; 21: 950–957.
• Starowicz-Filip A, Milczarek O, Kwiatkowski S et al.: Rola móżdżku w regulacji funkcji poznawczych – ujęcie neuropsychologiczne. Neuropsychiatr Neuropsychol 2013; 8: 24–31.
• Stoodley CJ, Valera EM, Schmahmann JD: Functional topography of the cerebellum for motor and cognitive tasks: an fMRI study. Neuroimage 2012; 59: 1560–1570.
• Stuss DT, Levine B: Adult clinical neuropsychology: lessons from studies of the frontal lobes. Annu Rev Psychol 2002; 53: 401–433.
• Suchy Y: Executive functioning: overview, assessment, and research issues for non-neuropsychologists. Ann Behav Med 2009; 37: 106–116.
• Tachibana A, Noah JA, Bronner S et al.: Activation of dorsolateral prefrontal cortex in a dual neuropsychological screening test: an fMRI approach. Behav Brain Funct 2012; 8: 26.
• Taylor ME, Delbaere K, Mikolaizak AS et al.: Gait parameter risk factors for falls under simple and dual task conditions in cognitively impaired older people. Gait Posture 2013; 37: 126–130.
• Tinetti ME, Williams CS: Falls, injuries due to falls, and the risk of admission to a nursing home. N Engl J Med 1997; 337: 1279–1284.
• Torriero S, Oliveri M, Koch G et al.: Cortical networks of procedural learning: evidence from cerebellar damage. Neuropsychologia 2007; 45: 1208–1214.
• Verghese J, Lipton RB, Hall CB et al.: Abnormality of gait as a predictor of non-Alzheimer’s dementia. N Engl J Med 2002; 347: 1761–1768.
• Willingham D: A neuropsychological theory of motor skill learning. Psychol Rev 1998; 105: 558–584.
• Yogev‐Seligmann G, Hausdorff JM, Giladi N: The role of executive function and attention in gait. Mov Disord 2008; 23: 329–342.

• Document Type: article