Assessment of writing deficits in Parkinson's disease with a writing tablet: a pilot study
Als niets meer vanzelf gaat….
Door Sanne BROEDER
Voor patiënten met de ziekte van Parkinson lijkt niets meer automatisch te gaan. Over alles en elke beweging moet actief nagedacht worden. Zo ook bij het schrijven. De patiënten ervaren veel problemen tijdens deze taak en schrijven vaak totaal onleesbaar, voor anderen en voor zichzelf. Nieuw ontwikkelde oefeningen op een digitaal schrijftablet zijn in staat specifieke schrijfproblemen bij patiënten met de ziekte van Parkinson te ontdekken. Deze resultaten zijn een belangrijke eerste stap in de ontwikkeling van een optimaal trainingsprogramma om de schrijfvaardigheid bij patiënten met de ziekte van Parkinson in de toekomst te verbeteren.
De ziekte van Parkinson is een veelvoorkomende neurologische ziekte waarbij bepaalde cellen in de hersenen langzaam afsterven. De aandoening komt voornamelijk voor bij ouderen. Door het afsterven van de hersencellen verandert bij patiënten met de ziekte Parkinson de lichaamshouding, het gedrag en ontstaan er vaak specifieke problemen tijdens het bewegen. Deze problemen treden meestal geleidelijk op en worden erger naarmate de aandoening zich verder ontwikkelt. Tot nu toe is het een ongeneeslijke ziekte, maar therapie en oefening kunnen de bewegingsbeperkingen bij patiënten met de ziekte van Parkinson verminderen.
Al langer is bekend dat patiënten met de ziekte van Parkinson vaak al in een vroeg stadium problemen met de fijne motoriek ervaren, bijvoorbeeld tijdens het schrijven. Veel patiënten hebben de neiging om tijdens het schrijven steeds kleinere letters te maken. Dit wordt ook wel micrografie genoemd. Daarnaast schrijven patiënten met de zieke van Parkinson trager, meer verkrampt en onregelmatiger. Voor anderen, maar ook voor zichzelf, is het geschrift vaak totaal onleesbaar. Schrijven is een beweging die we al jong aanleren en die we de rest van ons leven blijven onderhouden. Het is een belangrijke dagelijkse activiteit. Tegelijkertijd is de schrijfbeweging een complexe beweging. De hand moet soepel veel kleine bewegingen in verschillende richtingen maken. Ook moet er een goede samenwerking zijn tussen de ogen en de schrijfhand. Schrijven is een beweging die bij gezonde mensen automatisch verloopt. Dit is niet meer het geval voor patiënten met de ziekte van Parkinson.
Wat nu precies de oorzaak is van de schrijfproblemen bij patiënten met de ziekte van Parkinson is nog niet duidelijk. Ook ervaren niet alle patiënten dezelfde problemen. Sommige patiënten hebben voornamelijk problemen met de schrijfsnelheid, terwijl anderen na een paar regels onleesbaar klein gaan schrijven. Bovendien is er tot nu toe weinig onderzoek gedaan naar het opnieuw aanleren van een gekende beweging, zoals schrijven, die wordt aangetast door de ziekte van Parkinson.
Tijdens een vooronderzoek aan de KU Leuven werd de schrijfvaardigheid van patiënten met deze aandoening dieper onderzocht. Het doel van de studie was om met behulp van een digitaal schrijftablet verschillen in het schrijven tussen patiënten met de ziekte van Parkinson en gezonde volwassenen te analyseren. Voor dit digitaal schrijftablet werden nieuwe schrijfoefeningen ontwikkeld. Deze oefeningen werden in het vooronderzoek voor het eerst getest. Aan zowel patiënten met de ziekte van Parkinson als aan gezonde volwassenen werd gevraagd om verschillende schrijfoefeningen op een digitaal schrijftablet en op papier uit te voeren. De oefeningen werden in verschillende schrijfgroottes aangeboden. Ook werd er nagegaan of gekleurde lijnen die de juiste schrijfgrootte aangaven een positieve invloed hadden op de schrijfprestaties. Deze lijnen waren een hulpmiddel en dienden als een ‘visuele cue’. Uit eerder onderzoek is namelijk gebleken dat automatische bewegingen bij patiënten met de ziekte van Parkinson beter gaan wanneer zij bewust gebruik maken van hulpmiddelen zoals visuele cues.
Een belangrijk resultaat van het vooronderzoek was, dat de ontwikkelde digitale schrijfoefeningen in staat waren om schrijfproblemen bij patiënten met de ziekte van Parkinson te ontdekken. Ook bleek het type van schrijfpatroon een belangrijke invloed op de schrijfprestaties van de patiënten te hebben. Bij bepaalde patronen ervoeren alle patiënten meer problemen dan bij andere patronen. Verder, waren de schrijfprestaties van de patiënten tegen de verwachtingen in niet beter wanneer er tijdens de oefening gekleurde lijnen als hulpmiddel aanwezig waren. Dit lag mogelijk aan de instructies die bij deze ‘visuele cue’ gegeven werden. Tijdens een vervolg onderzoek zal dit opnieuw onderzocht worden.
De resultaten van dit eerste onderzoek zijn gebruikt voor het opstellen van een optimaal trainingsprogramma. Dit trainingsprogramma werd ontwikkeld met als doel in de toekomst de schrijfvaardigheid van patiënten te trainen en zo hopelijk te verbeteren. De resultaten van het trainingsprogramma worden momenteel verder onderzocht aan de KU Leuven. In deze vervolgstudie zal gekeken worden of de schrijfvaardigheid van patiënten met de ziekte van Parkinson verbeterd kan worden. Ook zal er in de vervolgstudie door middel van hersenscans worden gekeken of er door schrijftraining specifieke veranderingen in de hersenen plaatsvinden bij patiënten vergeleken met gezonden mensen. De blijvende vraag op dit moment is dan ook: kunnen patiënten met de ziekte van Parkinson schrijfbewegingen oefenen en verbeteren, zelfs als niets meer vanzelf gaat….
Bibliografie
REFERENCES
1. Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al. Modulation of movement by the Basal Ganglia. In: Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., eds. Neuroscience 4th edition.; 2008:453–474.
2. Jankovic J. Parkinson’s disease: clinical features and diagnosis. Journal of neurology, neurosurgery & psychiatry. 2008;79:368–376.
3. Lees AJ, Hardy J, Revesz T. Parkinson’s disease. The Lancet. 2009;373:2055–2066.
4. Elias de Oliveira M, Menegaldo LL, Lucarelli P, Andrade BLB, Büchler P. On the use of information theory for detecting upper limb motor dysfunction: An application to Parkinson’s disease. Physica A. 2011;390:4451–4458.
5. Ponsen MM, Daffertshofer A, Wolters EC, Beek PJ, Berendse HW. Impairment of complex upper limb motor function in de novo Parkinson’s disease. Parkinsonism & Related Disorders. 2008;14:199–204.
6. Oliveira RM, Gurd JM, Nixon P, Marshall JC, Passingham RE. Micrographia in Parkinson’s disease: the effect of providing external cues. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 1997;63:429–433.
7. Van Gemmert AWA, Teulings H-L, Stelmach GE. The influence of mental and motor load on handwriting movements in parkinsonian patients. Acta Psychologica. 1998;100:161–175.
8. Van Gemmert AWA, Adler CH, Stelmach GE. Parkinson’s disease patients undershoot target size in handwriting and similar tasks. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 2003;74:1502–1508.
9. Fucetola R, Smith MC. Distorted visual feedback effects on drawing in Parkinson’s disease. Acta Psychologica. 1997;95:255–266.
10. Ondo WG, Satija P. Withdrawal of visual feedback improves micrographia in Parkinson’s disease. Movement disorders. 2007;22:2130–2131.
11. Teulings H-L, Contreras-Vidal JL, Stelmach GE, Adler CH. Parkinsonism reduces coordination of fingers, wrist, and arm in fine motor control. Experimental neurology. 1997;146:159–170.
12. Teulings H-L, Contreras-Vidal JL, Stelmach GE, Adler CH. Adaptation of handwriting size under distorted visual feedback in patients with Parkinson’s disease and elderly and young controls. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 2002;72:315–324.
13. Van Gemmert AWA, Teulings H-L, Contreras-vidal JL, Stelmach GE. Parkinson’s disease and the control of size and speed in handwriting. Neuropsychologia. 1999;37:685–694.
14. McLennan JE, Nakano K, Tyler HR, Schwab RS. Micrographia in Parkinson’s disease. Journal of the Neurological Sciences. 1972;15:141–152.
15. Wagle Shukla A, Ounpraseuth S, Okun MS, Gray V, Schwankhaus J, Metzer WS. Micrographia and related deficits in Parkinson’s disease: a cross-sectional study. BMJ open. 2012;2:1–7.
16. Hariz G-M, Forsgren L. Activities of daily living and quality of life in persons with newly diagnosed Parkinson’s disease according to subtype of disease, and in comparison to healthy controls. Acta Neurologica Scandinavica. 2011;123:20–27.
17. Thomassen AJWM, Teulings H-L. Time, size, and shape in handwriting: exploring spatio-temporal relationships at different levels. In: Michon JA, Jackson JB, eds. Time, mind and behaviour.; 1985:253–263.
18. Broderick MP, Van Gemmert AWA, Shill HA, Stelmach GE. Hypometria and bradykinesia during drawing movements in individuals with Parkinson’s disease. Experimental Brain Research. 2009;197:223–233.
19. Bidet-Ildei C, Pollak P, Kandel S, Fraix V, Orliaguet J-P. Handwriting in patients with Parkinson disease: Effect of L-dopa and stimulation of the sub-thalamic nucleus on motor anticipation. Human Movement Science. 2011;30:783–791.
20. Kim E-J, Lee BH, Park KC, Lee WY, Na DL. Micrographia on free writing versus copying tasks in idiopathic Parkinson’s disease. Parkinsonism and Related Disorders. 2005;11:57–63.
21. Van Gemmert AWA, Teulings H-L, Stelmach GE. Parkinsonian patients reduce their stroke size with increased processing demands. Brain and Cognition. 2001;47:504–512.
22. Contreras-Vidal JL, Teulings H-L, Stelmach GE. Micrographia in Parkinson’s disease. NeuroReport. 1995;6:2089–2092.
23. Contreras-Vidal JL, Stelmach GE. A neural model of basal ganlia-thalamocortical relations in normal and parkinsonian movement. Biological Cybernetics. 1995;73:467–476.
24. Poluha PC, Teulings H-L, Brookshire RH. Handwriting and speech changes across the levodopa cycle in Parkinson’s disease. Acta Psychologica. 1998;100:71–84.
25. Lange KW, Mecklinger L, Walitza S, et al. Brain dopamine and kinematics of graphomotor functions. Human Movement Science. 2006;25:492–509.
26. Tucha O, Mecklinger L, Thome J, et al. Kinematic analysis of dopaminergic effects on skilled handwriting movements in Parkinson’s disease. Journal of Neural Transmission. 2006;113:609–623.
27. Ringenbach SDR, Van Gemmert AWA, Shill HA, Stelmach GE. Auditory instructional cues benefit unimanual and bimanual drawing in Parkinson’s disease patients. Human Movement Science. 2011;30:770–782.
28. Bryant MS, Rintala DH, Lai EC, Protas EJ. An investigation of two interventions for micrographia in individuals with Parkinson’s disease. Clinical Rehabilitation. 2010;24:1021–1026.
29. Nackaerts E, Vervoort G, Heremans E, Smits-Engelsman BCM, Swinnen SP, Nieuwboer A. Relearning of writing skills in Parkinson’s disease: a literature review on influential factors and optimal strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2013;37:349–357.
30. Nieuwboer A, Kwakkel G, Rochester L, et al. Cueing training in the home improves gait-related mobility in Parkinson’s disease: the RESCUE trial. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 2007;78:134–140.
31. Debaere F, Wenderoth N, Sunaert S, Van Hecke P, Swinnen SP. Internal vs external generation of movements: differential neural pathways involved in bimanual coordination performed in the presence or absence of augmented visual feedback. NeuroImage. 2003;19:764–776.
32. Jenkins IH, Jahanshahi M, Jueptner M, Passingham RE, Brooks DJ. Self-initiated versus externally triggered movements. II. The effect of movement predictability on regional cerebral blood flow. Brain. 2000;123:1216–1228.
33. Jueptner M, Weiller C. A review of differences between basal ganglia and cerebellar control of movements as revealed by functional imaging studies. Brain. 1998;121:1437–1449.
34. Cunnington R, Iansek R, Bradshaw JL. Movement-Related Potentials in Parkinson’s Disease: External Cues and Attentional Strategies. Movement Disorders. 1999;14:63–68.
35. Morris ME. Movement disorders in People with Parkinson disease: a model for physical therapy. Physical Therapy. 2000;80:578–597.
36. Morris ME, Martin CL, Schenkman ML. Striding out with Parkinson disease: evidence-based Physical therapy for gait disorders. Physical Therapy. 2010;90:280–288.
37. Allen NE, Sherrington C, Suriyarachchi GD, Paul SS, Song J, Canning CG. Exercise and motor training in people with Parkinson’s disease: a systematic review of participant characteristics, intervention delivery, retention rates, adherence, and adverse events in clinical trials. Parkinson’s Disease. 2012;2012:1–15.
38. Petzinger GM, Fisher BE, Van Leeuwen J-E, et al. Enhancing neuroplasticity in the basal ganglia: the role of exercise in Parkinson’s disease. Movement Disorders. 2010;25 Suppl 1:S141–S145.
39. Speelman AD, Van de Warrenburg BP, Van Nimwegen M, Petzinger GM, Munneke M, Bloem BR. How might physical activity benefit patients with Parkinson disease? Nature Reviews Neurology. 2011;7:528–534.
40. Goodwin VA, Richards SH, Taylor RS, Taylor AH, Campbell JL. The effectiveness of exercise interventions for people with Parkinson’s disease: a systematic review and meta-analysis. Movement Disorders. 2008;23:631–640.
41. Doyon J, Penhune V, Ungerleider LG. Distinct contribution of the cortico-striatal and cortico-cerebellar systems to motor skill learning. Neuropsychologia. 2003;41:252–262.
42. Doyon J, Benali H. Reorganization and plasticity in the adult brain during learning of motor skills. Current Opinion in Neurobiology. 2005;15:161–167.
43. Doyon J, Ungerleider LG. Functional anatomy of motor skill learning. In: Squire LR, Schacter DL, eds. Neuropsychology of memory 3th edition.; 2002:225–238.
44. Grafton ST, Hazeltine E, Ivry R. Functional Mapping of Sequence Learning in Normal Humans. 1995;7:497–510.
45. Rauch SL, Whalen PJ, Savage CR, et al. Striatal recruitment during an implicit sequence learning task as measured by functional magnetic resonance imaging. Human Brain Mapping. 1997;5:124–132.
46. Diedrichsen J, Hashambhoy Y, Rane T, Shadmehr R. Neural correlates of reach errors. The Journal of Neuroscience. 2005;25:9919–9931.
47. Doyon J, Bellec P, Amsel R, et al. Contributions of the basal ganglia and functionally related brain structures to motor learning. Behavioural Brain Research. 2009;199:61–75.
48. Laforce R, Doyon J. Differential role for the striatum and cerebellum in response to novel movements using a motor learning paradigm. Neuropsychologia. 2002;40:512–517.
49. Doyon J. Motor sequence learning and movement disorders. Current Opinion in Neurology. 2008;21:478–483.
50. Swinnen SP, Steyvers M, Van Den Bergh L, Stelmach GE. Motor learning and Parkinson’s disease: refinement of within-limb and between-limb coordination as a result of practice. Behavioural Brain Research. 2000;111:45–59.
51. Felix K, Gain K, Paiva E, Whitney K, Jenkins ME, Spaulding SJ. Upper extremity motor learning among individuals with Parkinson’s disease: a meta-analysis evaluating movement time in simple tasks. Parkinson’s Disease. 2012;2012:1–7.
52. Smiley-Oyen AL, Lowry KA, Emerson QR. Learning and retention of movement sequences in Parkinson’s disease. Movement Disorders. 2006;21:1078–1087.
53. Stephan MA, Meier B, Weber Zaug S, Kaelin-lang A. Motor sequence learning performance in Parkinson’s disease patients depends on the stage of disease. Brain and Cognition. 2011;75:135–140.
54. Mentis MJ, Dhawan V, Nakamura T, et al. Enhancement of brain activation during trial-and-error sequence learning in early PD. Neurology. 2003;60:612–619.
55. Wu T, Hallett M. A functional MRI study of automatic movements in patients with Parkinson’s disease. Brain. 2005;128:2250–2259.
56. Nieuwboer A, Rochester L, Müncks L, Swinnen SP. Motor learning in Parkinson’s disease: limitations and potential for rehabilitation. Parkinsonism and Related Disorders. 2009;15 Suppl 3:S53–S58.
57. Hughes AJ, Daniel SE, Kilford L, Lees AJ. Accuracy of clinical diagnosis of idiopathic Parkinson’s disease: a clinico-pathological study of 100 cases. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 1992;55:181–184.
58. Hoehn MM, Yahr MD. Parkinsonism: onset, progression, and mortality. Neurology. 1967;17:427–442.
59. Goetz CG, Tilley BC, Shaftman SR, et al. Movement Disorder Society-Sponsored Revision of the Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (MDS-UPDRS): Scale Presentation and Clinimetric Testing Results. Movement disorders. 2008;23:2129–2170.
60. Nasreddine Z, Phillips NA, Bédirian V, et al. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: a brief screening tool for mild cognitive impairment. Journal of the American Geriatric Society. 2005;53:695–699.
61. Tiffin J, Asher EJ. The Purdue pegboard: norms and studies of reliability and validity. The Journal of Applied Psychology. 1948;32:234–247.
62. Chen CC, Granger C V, Peimer CA, Moy OJ, Wald S. Manual Ability Measure (MAM-16): a preliminary report on a new patient-centred and task oriented outcome measure of hand function. The Journal of Hand Surgery. 2005;30B:207–216.
63. Zigmond AS, Snaith RP. The hospital anxiety and depression scale. Acta Psychiatrica Scandinavia. 1983;67:361–370.
64. Rodriguez-Blazquez C, Frades-Payo B, Forjaz MJ, De Pedro-Cuesta J, Martinez-Martin P. Psychometric attributes of the Hospital Anxiety and Depression Scale in Parkinson’s Disease. Movement Disorders. 2009;24:519–525.
65. Nieuwboer A, Rochester L, Herman T, et al. Reliability of the new freezing of gait questionnaire: agreement between patients with Parkinson’s disease and their carers. Gait & Posture. 2009;30:459–563.
66. Berninger VW, Abbott RD, Abbott SP, Graham S, Richards T. Writing and reading: connections between language by hand and language by eye. Journal of Learning Disabilities. 2002;35:39–56.
67. Van Waelvelde H, Hellinckx T, Peersman W, Smits-Engelsman BCM. SOS: A Screening Instrument to Identify Children with Handwriting Impairments. Physical & Occupational Therapy in Pediatrics. 2012;32:306–319.
68. Nieuwboer A, Vercruysse S, Feys P, Levin O, Spildooren J, Swinnen S. Upper limb movement interruptions are correlated to freezing of gait in Parkinson’s disease. The European Journal of Neuroscience. 2009;29:1422–1430.
69. Mazzoni P, Hristova A, Krakauer JW. Why don’t we move faster? Parkinson's disease, movement vigor, and implicit motivation. The Journal of Neuroscience. 2007;27:7105–7116.
70. Lohnes CA, Earhart GM. The impact of attentional, auditory, and combined cues on walking during single and cognitive dual tasks in Parkinson disease. Gait & Posture. 2011;33:478–483.
71. Rochester L, Hetherington V, Jones D, et al. The effect of external rhythmic cues (auditory and visual) on walking during a functional task in homes of people with Parkinson’s disease. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2005;86:999–1006.
72. Howe TE, Lövgreen B, Cody FWJ, Ashton VJ, Oldham JA. Auditory cues can modify the gait of persons with early-stage Parkinson’s disease: a method for enhancing parkinsonian walking performance? 2003;17:363–367.
73. Suteerawattananon M, Morris GS, Etnyre BR, Jankovic J, Protas EJ. Effects of visual and auditory cues on gait in individuals with Parkinson’s disease. Journal of the Neurological Sciences. 2004;219:63–69.
74. Lim I, Van Wegen E, De Goede C, et al. Effects of external rhythmical cueing on gait in patients with Parkinson’s disease: a systematic review. 2005;19:695–713.
75. Almeida QJ, Wishart LR, Lee TD. Bimanual coordination deficits with Parkinson’s disease: the influence of movement speed and external Cueing. Movement Disorders. 2002;17:30–37.
76. Rochester L, Nieuwboer A, Baker K, et al. The attentional cost of external rhythmical cues and their impact on gait in Parkinson’s disease: effect of cue modality and task complexity. Journal of Neural Transmission. 2007;114:1243–1248.
77. Oliveira RM, Gurd JM, Nixon P, Marshall JC, Passingham RE. Hypometria in Parkinson’s disease: automatic versus controlled crocessing. Movement Disorders. 1998;13:422–427.
78. Vercruysse S, Spildooren J, Heremans E, et al. Freezing in Parkinson’s disease: a spatiotemporal motor disorder beyond gait. Movement Disorders. 2012;27:254–263.
79. Kang SY, Wasaka T, Shamim EA, et al. Characteristics of the sequence effect in Parkinson’s disease. Movement Disorders. 2010;25:2148–2155.
80. Kang SY, Wasaka T, Shamim EA, et al. The sequence effect in De Novo Parkinson’s disease. Journal of Movement Disorders. 2011;4:38–40.
81. Iansek R, Huxham F, McGinley J. The sequence effect and gait festination in Parkinson disease: contributors to freezing of gait? Movement Disorders. 2006;21:1419–1424.
82. Karlsen K, Larsen JP, Tandberg E, Jørgensen K. Fatigue in patients with Parkinson’s disease. Movement Disorders. 1999;14(2):237–241.
83. Proud EL, Morris ME. Skilled hand dexterity in Parkinson’s disease: effects of adding a concurrent task. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2010;91:794–799.
