O objetivo do presente estudo foi examinar e comparar as características temporais das funções oculares (sacadas e fixações) durante a nomeação automatizada rápida e a leitura de texto em uma amostra educada e saudável de adultos jovens e mais velhos, e investigar se tais funções contribuem para tempos de limiar em tarefas visuo-cognitivas com complexidade variável. O presente estudo também teve como objetivo explorar a validade preditiva das tarefas de TI e CD para nomeação automatizada rápida e leitura de texto. A principal descoberta foi que a velocidade cognitiva nas tarefas visuo-cognitivas era mais lenta para os adultos mais velhos, e que as durações das sacadas durante as condições RAN eram mais longas para os adultos mais velhos, embora os efeitos do grupo etário nas tarefas visuo-cognitivas fossem reduzidos quando a duração da sacada foi controlado. Especificamente, após controlar os efeitos da duração da sacada, as diferenças de grupo de idade no desempenho na tarefa de CD de matriz de quatro objetos não estavam mais presentes, embora as diferenças de grupo de idade na tarefa de TI de estímulo único permanecessem significativas. Além disso, os idosos mostraram uma velocidade de nomeação mais lenta para a condição de objetos do RAN, mas não para as condições de números ou letras mais automáticas, apoiando parcialmente a hipótese de que os idosos nomeariam menos estímulos durante as tarefas de RAN. Novamente apoiando as hipóteses, os adultos mais velhos demonstraram velocidade de leitura comparável aos adultos mais jovens durante a tarefa de passagem de texto. A demonstração de apenas três relações significativas entre medidas visuo-cognitivas (IT e CD), RAN e tarefas de leitura, bem como medidas oculares, não apoiava totalmente a hipótese de que o desempenho de TI e CD se correlacionaria significativamente com RAN / leitura mais rápida e melhor movimentos oculares integrados. Da mesma forma, os resultados da análise de regressão demonstraram apenas validade preditiva significativa das medidas de TI e CD para o desempenho na tarefa de leitura e, portanto, também fornecem suporte parcial para a hipótese de que TI e CD prevejam significativamente o desempenho nas tarefas de nomeação e leitura. De fato, o IT e o DC representam medidas estabelecidas de velocidade de processamento visual e capacidade de memória visual de curto prazo, e têm sido considerados preditores de outras tarefas cognitivas mais complexas10,54. Apesar disso, essas tarefas não têm sido frequentemente consideradas em termos do requisito de mudança de atenção e a relação com os aspectos dos movimentos oculares.
Limites de duração da exposição no Tempo de inspeção (IT) e Detecção de mudança (CD) tarefas em adultos jovens e mais velhos
De acordo com as hipóteses, os adultos mais velhos tiveram um desempenho significativamente mais lento, ou seja, exigiram uma duração de exposição mais longa para detectar um estímulo visual familiar e para identificar a mudança entre duas matrizes visuais, conforme indicado pelos tempos de desempenho no TI e CD, respectivamente. Esses resultados são consistentes com pesquisas anteriores relatando declínios na velocidade de processamento visuo-cognitivo no envelhecimento saudável12,23,59,60,61,62. Os resultados do presente estudo também estão de acordo com as teorias do envelhecimento que postulam que o declínio sensorial tem uma influência indireta no desempenho cognitivo, ou seja, a hipótese de privação sensorial, a hipótese de causa comum e a hipótese de degradação de informação5,27,28,29, e com teorias de desaceleração cognitiva com a idade, ou seja, a Teoria da Velocidade de Processamento12. Dada a idade de nossa população mais velha, pode ser o caso, por exemplo, que uma falta de entrada sensorial otimizada por um período prolongado de tempo (ou seja, devido a declínios naturais na visão e audição) resultou em um processamento pré-cortical mais lento23 e potencialmente associado atrofia neural5,27,28. Esses fatores podem, por sua vez, impedir a velocidade do desempenho cognitivo, conforme visto no estudo atual. Esta explicação está de acordo com a premissa fundamental da Hipótese de Privação Sensorial29.
Como esperado, quando a duração da sacada foi contabilizada antes de avaliar as diferenças de grupo de idade, não havia mais uma diferença significativa na velocidade de processamento cognitivo entre adultos mais jovens e mais velhos, medido pela tarefa de DC visuo-cognitiva. Isso é provavelmente devido ao aumento da duração das sacadas do grupo mais velho, afetando o processamento atencional eficiente dos quatro estímulos, bem como o tempo para incorporar a matriz na memória de curto prazo, resultando em um aumento da duração do limite necessário para detectar a mudança entre as duas matrizes visuais. Certamente, movimentos rápidos dos olhos e varredura eficiente dos estímulos alfabéticos nos dois arranjos da tarefa de CD são necessários para um desempenho preciso nesta tarefa. Por outro lado, mesmo quando a duração da sacada foi covariada, as diferenças de faixa etária permaneceram na tarefa de TI, em que movimentos oculares sacádicos mínimos ou incorporação na memória de curto prazo são necessários para identificar um único objeto estacionário.Esse achado estava de acordo com nossa hipótese e também é consistente com aqueles encontrados por Brown et al.23 que testaram os limiares de fusão de cintilação e latência das duas vias retinais com mfVEPS e mostraram que os aumentos de latência de pico gerados por M são maiores do que P mudanças em idosos saudáveis. Esses resultados também adicionam uma nova dimensão às teorias influentes do envelhecimento cognitivo que normalmente sugerem uma desaceleração generalizada e inibição no processamento cognitivo, ou seja, Salthouse12, Hasher e Zacks46, sem levar em conta o processamento visual e a função oculomotora.
Funções oculomotoras em adultos jovens e mais velhos
O número de fixações visuais para os objetos, alfanuméricas e as condições de passagem do texto não eram significativamente diferentes entre os grupos de idade, embora houvesse uma tendência de adultos mais velhos fazerem mais fixações do que adultos mais jovens em todas as tarefas. Além disso, a duração da fixação foi significativamente mais longa em adultos mais jovens em comparação com adultos mais velhos para os objetos e condições alfanuméricas do RAN, mas não para a passagem de texto, o que pode sugerir que os adultos mais jovens precisam de uma duração mais longa para codificar e acessar o nome de um único estímulo discreto nestas condições. Alternativamente, isso pode inferir uma estratégia oculomotora mais eficiente usada por adultos mais jovens, fixando por um período mais longo nos estímulos alvo enquanto inibe os distratores (isto é, os objetos circundantes43), permitindo uma codificação mais precisa dos estímulos alvo. Apesar de algumas evidências a favor dessa sugestão, muitas linhas de pesquisa relatam que fixações mais longas estão associadas a um processamento menos eficiente em crianças61,62 e adultos mais velhos43,45, ou seja, tempos de fixação mais longos estão associados a taxas de leitura mais lentas63. Este achado foi contrário às nossas hipóteses, uma vez que demonstramos anteriormente que um grupo de adultos jovens saudáveis exigiu um tempo de apresentação mais curto (ou seja, 49 ms em comparação com 136 ms para adultos mais velhos) para identificar um único estímulo visual estacionário familiar19, embora o rastreamento não estava disponível ou utilizado em nosso estudo anterior. Os resultados atuais também contradizem pesquisas anteriores que interpretaram fixações mais longas como reflexo do indivíduo, exigindo mais tempo para adquirir informações visuais e ortográficas dos estímulos na preparação para a resposta correta64,65. No entanto, é importante notar que os adultos mais velhos no estudo atual mostraram tempos de exposição de limiar mais longos para completar as tarefas de TI e CD, enquanto demonstraram desempenho comparável aos adultos mais jovens na leitura e nas condições alfanuméricas do RAN. Diante disso, é improvável que as durações de fixação mais longas mostradas pelos adultos mais jovens reflitam a codificação visual ineficiente / exigindo mais tempo para inserir estímulos na memória, como sugerido anteriormente64. De fato, como aludido anteriormente, pode ser o caso de que uma estratégia cognitiva diferente foi usada pelos indivíduos mais jovens durante as tarefas de nomeação, que não impactou em seu desempenho comportamental66 (ou seja, os escores de nomeação e leitura foram comparáveis em ambos os grupos). No entanto, a estratégia cognitiva precisa usada pelos dois grupos permanece um assunto de debate.
A duração do movimento sacado para adultos mais velhos foi significativamente maior na condição Objetos e Letras do RAN em comparação com adultos mais jovens. Embora as diferenças de faixa etária na duração da sacada durante a condição de números RAN não tenham alcançado significância estatística, os adultos mais velhos ainda demonstraram uma duração da sacada mais longa em comparação com os adultos mais jovens. Esses achados estão de acordo com pesquisas anteriores67 e presumivelmente associados a movimentos motores mais lentos, mesmo no envelhecimento saudável13. Este achado foi consistente com nossas previsões e literatura anterior23,68 indicando vulnerabilidade relacionada à idade associada a mecanismos de controle neural para a direção e amplitude dos movimentos oculares sacádicos, que são em parte controlados pelos gânglios da base 68, os neurônios motores dos núcleos oculomotores69, e o córtex parietal. Tais regiões são críticas na interface entre atenção e planejamento motor, incluindo movimentos oculares sacádicos70. Mais uma vez, uma explicação alternativa para as diferentes trajetórias temporais dos padrões de olhar relacionados à idade ao facilitar escores de nomenclatura semelhantes nas condições alfanuméricas do RAN, pode estar relacionada ao tempo necessário para incorporar estímulos visuais na memória e também pode apontar para diferentes aspectos cognitivos estratégias usadas pelos dois grupos de idade, embora a estratégia específica não esteja clara.
Desempenho de nomeação automática rápida (RAN) para adultos jovens e mais velhos
Nossa previsão de que adultos mais velhos nomeariam menos estímulos nos objetos comuns e condições alfanuméricas do RAN foi parcialmente suportado, com adultos mais velhos nomeando estímulos significativamente menos durante a condição de objetos RAN em comparação com adultos mais jovens.Curiosamente, no entanto, nas condições de Letras e Números, os adultos mais velhos em média nomearam mais estímulos alfanuméricos em comparação com os adultos mais jovens, embora essas diferenças não tenham alcançado significância estatística. Com referência a adultos mais velhos com desempenho mais lento nos Objetos RAN, essa condição da tarefa requer maior atenção aos objetos individuais que são presumivelmente mais variáveis e menos familiares / previsíveis, apesar dos nomes terem sido praticados antes do experimento. Além disso, pode ser que nomear os estímulos do objeto fosse menos automático do que nomear rapidamente números e letras sem nomes alternativos12,71,72,73. Portanto, nomear símbolos alfanuméricos provavelmente requer menos atenção sustentada, menos recursos neurais e menos tempo de processamento cognitivo para verbalizar com sucesso o estímulo nomeado15. Em comparação, a nomenclatura de objetos freqüentemente requer um esforço mais consciente, especialmente se os adultos mais velhos forem obrigados a inibir um nome que eles usariam preferencialmente para um determinado objeto em vez do nome prescrito pelo experimentador. A inibição de uma resposta automática pode ter prejudicado o desempenho geral da tarefa, conforme explicado pela Hipótese do Déficit Inibitório46. Essas descobertas também são consistentes com as sugestões feitas por Madden15, que propôs que os adultos mais velhos executam tão rápido e precisamente em tarefas de busca visual que requerem processamento de cima para baixo (ou seja, as condições alfanuméricas do RAN), mas executam mais lentamente em tarefas que requerem inibição de distratores, isto é, potencialmente o caso na condição de objetos.
Também deve ser observado que as diferenças na velocidade de nomeação entre adultos mais jovens e mais velhos podem ser devido a diferenças de sexo dentro dos dois grupos de idade. Mais especificamente, as mulheres representaram aproximadamente 87% dos adultos mais jovens e 63% dos adultos mais velhos e, portanto, a super-representação de mulheres no grupo mais jovem pode ter contribuído para uma velocidade de nomeação mais rápida na condição Objetos RAN. De fato, em uma revisão que investigou diferenças de gênero na velocidade de processamento74, foi relatado que as mulheres demonstram uma velocidade de processamento mais rápida em tarefas que envolvem dígitos, alfabetos e nomenclatura rápida, enquanto os homens são normalmente mais rápidos em testes de tempo de reação ao toque do dedo74.
Correlações entre velocidade de processamento visual, velocidade de nomeação e desempenho oculomotor em adultos jovens e idosos
As análises de correlação não demonstraram nenhuma relação significativa entre o desempenho de TI e CD e medidas oculomotoras durante o RAN ou tarefas de leitura para adultos mais jovens . Para os adultos mais velhos, no entanto, os resultados demonstraram uma correlação negativa significativa entre a pontuação de IT e a duração média da sacada durante a condição de Objetos RAN, indicando que onde a duração de exposição de limite mais curta foi necessária para identificar corretamente um estímulo visual, então foi significativamente associada a uma sacada mais longa durações. Este achado contradiz nossa previsão inicial de que o desempenho de limite de TI mais rápido se correlacionaria com durações de sacada mais curtas (ou seja, sacadas mais rápidas) e pode de fato ser uma das estratégias relacionadas à idade adotadas por leitores idosos bem educados. De fato, Miyata, et al.75, demonstraram que a leitura mais rápida está associada a movimentos sacádicos horizontais maiores, bem como a tempos de fixação mais curtos quando medidos enquanto participantes japoneses lêem romances em sua própria língua. No entanto, Miyata, et al.75 sugeriram que variações maiores em ‘tamanhos de sacada’ podem ser devido ao uso de estratégias de movimento ocular irregulares ou instáveis, que podem se aplicar aos adultos mais velhos no estudo atual ao verbalizar nomes de objetos menos familiares. Também pode ser o caso de haver uma compensação entre processamento visual mais rápido e durações sacadas para adultos mais velhos durante a execução da tarefa de objetos RAN devido à degeneração potencial nas estruturas neurais associadas ao processamento visuomotor40,41,42,43,68.
Embora as análises de correlação no estudo atual também tenham revelado uma correlação positiva significativa entre a duração do limite de exposição de IT e a pontuação de nomenclatura dos Números RAN para adultos mais velhos, isso não apoiava inteiramente a nossa hipótese e destacou o fato de que o ‘número de itens nomeados em 60 segundos podem não refletir inteiramente o processamento visual eficiente sozinho. Em vez disso, é importante notar que as tarefas de RAN requerem varredura rápida de uma cena visual, vários processos oculares, como acomodação e foco, codificação e incorporação dos estímulos na memória, acesso ao vocabulário e movimentos motores orofaciais para nomear os estímulos . Os resultados do estudo atual também demonstraram uma correlação positiva significativa entre a pontuação de CD e a pontuação de passagem de texto para adultos mais velhos, indicando que a menor duração do limite de exposição para identificar corretamente a mudança entre dois arranjos visuais foi associada a menos tempo necessário para ler cada palavra no texto -passagem.Esse achado apoiou a hipótese de que uma velocidade visuo-cognitiva mais rápida se correlacionaria com movimentos oculares mais eficientes, conforme demonstrado durante a passagem do texto para adultos mais velhos. Esse achado está de acordo com trabalhos anteriores relatando que a leitura depende amplamente de processamento visual rápido, atenção visual e inibição contínua de distratores, além de acesso contínuo ao armazenamento lexical, integração de informações sublexicais, ortográficas, fonológicas e léxico-semânticas e memória de trabalho76,77. Embora este seja normalmente o caso para adultos jovens e mais velhos, nenhuma correlação significativa entre as tarefas visuo-cognitivas (TI e CD) e variáveis oculomotoras durante a tarefa de leitura foi demonstrada para a amostra mais jovem.
A falta de quaisquer correlações significativas adicionais entre IT, CD e medidas oculomotoras no grupo mais jovem no estudo atual é semelhante aos achados relatados por Garaas e Pomplun78, que também usaram uma tarefa de tempo de inspeção de objeto único juntamente com medidas oculomotoras (duração da fixação e latência sacada) em uma amostra de jovens a adultos de meia-idade. Deve-se notar que nossa tarefa teve como objetivo apenas medir o limiar mínimo necessário para a identificação visual de um único objeto colocado centralmente e, portanto, movimentos oculares mínimos necessários. Isso pode explicar porque apenas um pequeno número de correlações significativas foram demonstradas entre a tarefa de TI e as medidas oculomotoras. Além disso, também pode ser digno de nota que as durações de limiar de TI médias demonstradas no estudo atual para adultos mais jovens e mais velhos estavam bem abaixo das latências sacadas típicas, relatadas como sendo ~ 200 ms em configurações de laboratório79,80. Tomados em conjunto, esses resultados enfatizam que a simplicidade das tarefas visuais de TI e CD mais básicas, com seus requisitos mínimos para movimentos oculares ou respostas motoras verbais, provavelmente não estão relacionados de forma confiável às demandas de tarefas cognitivas mais holísticas de RAN e leitura de texto. Na verdade, as tarefas de RAN e leitura de texto carregam o requisito de identificação do objeto, acesso ao léxico, verbalização rápida das palavras ou objetos, bem como movimento ocular sequencial organizado associado a mudanças na atenção.
Processamento visual velocidade de previsão de nomenclatura e leitura rápida
No estudo atual, as análises de regressão demonstraram alguma validade preditiva das medidas de TI e CD na previsão de escores de leitura, mas não na previsão do desempenho de RAN. Mais especificamente, em relação à tarefa de passagem de texto, o modelo que incluiu as pontuações de idade, TI e CD previu significativamente 14,90% da variância nas pontuações de passagem de texto. Essa descoberta estava de acordo com nossas previsões e pesquisas anteriores, conforme discutido anteriormente, relatando que a leitura depende muito do processamento rápido de informações visuais e outros processos cognitivos complexos, como atenção visual, inibição contínua de distratores e memória de trabalho76,77. Esse achado também apóia nossos resultados da análise de correlação que demonstra uma associação significativa entre a pontuação de CD e a pontuação de passagem de texto para adultos mais velhos. Nesse modelo, a idade não prediz significativamente as pontuações na tarefa de passagem de texto e apenas explicou 0,1% da variância, o que está de acordo com as pontuações de passagem de texto comparáveis entre grupos de idade. Para os Objetos RAN, a idade foi o principal contribuinte para as pontuações (9,10%), com TI e CD contribuindo apenas com 0,04% adicional. O modelo que incluiu pontuações de TI e CD, embora levando em consideração o efeito da idade, não previu significativamente quaisquer outras pontuações de RAN, e esta foi uma descoberta inesperada que contradiz as hipóteses.
Exploração da fatorabilidade das medidas
A análise fatorial permitiu a exploração da fatorabilidade das variáveis no estudo atual. Os resultados revelaram uma solução de dois componentes que representou um total de 34,33% da variância. O primeiro componente incluía predominantemente medidas de duração da sacada e escores de nomenclatura nas tarefas de RAN e passagem e contribuiu com 21,41% da variância. Juntas, as variáveis dentro deste componente suportam explicações teóricas de que a nomenclatura rápida depende simultaneamente de movimentos oculares sacádicos rápidos e da vocalização coordenada da série de objetos comuns ou símbolos alfanuméricos. Além disso, as variáveis no primeiro componente da análise fatorial parecem representar o componente motor do processamento visual (ou seja, sacadas e movimentos orofaciais necessários para verbalização de nomes). De fato, em um estudo conduzido por Gordon e Hoedemaker81, os autores usaram gravações simultâneas das vocalizações e movimentos oculares dos participantes adultos jovens durante as tarefas de RAN para examinar como a coordenação dos processos visuais e vocais impactam o desempenho de RAN. Os autores relataram que um bom desempenho no RAN requer movimentos oculares rápidos e articulação mais lenta que é coordenada no tempo para que os olhos estejam suficientemente à frente da voz, preparando-se para os próximos estímulos RAN81.
O segundo componente que incluía predominantemente variáveis associadas às fixações (ou seja, contagem e duração das fixações), bem como IT e CD, também reflete a compreensão teórica dos parâmetros oculomotores na percepção visual, indicando que as fixações visuais e a duração refletem o tempo necessário para adquirir as informações visuais necessárias82. Da mesma forma, as tarefas de TI e CD mediram o tempo limite necessário para a identificação correta de um estímulo visual e decisão sobre a mudança / nenhuma mudança entre dois arranjos visuais apresentados rapidamente. Como aludido anteriormente, as tarefas de TI e CD no estudo atual mediram durações mínimas de limiar de um único objeto colocado centralmente e detecção de mudança entre dois arranjos visuais colocados centralmente, respectivamente, com ambas as tarefas exigindo movimentos oculares mínimos. Assim, é provável que os itens que compõem o componente dois da análise fatorial sejam reflexos de processos cognitivos mais complexos, incluindo velocidade perceptiva e tempo necessário para codificar um estímulo visual e embutido na memória64,65,83.
Limitações
Os indivíduos com educação semelhante em nossa amostra são tanto um ponto forte quanto um ponto fraco deste estudo. A educação de uma população semelhante e os interesses atuais em aprendizagem possibilitaram uma comparação robusta entre os grupos, embora limite a generalização dos resultados do estudo a um aspecto mais geral , população menos instruída de ambos os grupos de idade. Nosso estudo também é limitado em termos de avaliações do estado de saúde, em que usamos autorrelato em vez de avaliações neuropsicológicas de afeto ou potencial comprometimento cognitivo leve (MCI) 84 em ambos os grupos. Assim, não está claro se as diferenças relacionadas à idade na condição dos Objetos RAN podem ser devido a fatores como MCI no grupo mais velho84. No entanto, as pontuações comparáveis entre os grupos de idade nos testes RAN alfanuméricos e na leitura de texto vão contra o MCI. Nossos tamanhos de amostra desiguais entre grupos de idade e amostra relativamente pequena de participantes mais velhos também podem ter diminuído o poder de algumas análises estatísticas conduzidas, particularmente aquelas que requerem um tamanho de amostra grande (ou seja, análises de fator). Diante disso, estudos e análises futuros provavelmente se beneficiarão com o uso de uma amostra maior de participantes mais jovens e mais velhos com várias formações educacionais ao explorar questões de pesquisa semelhantes. Embora as diferenças de sexo na capacidade cognitiva não tenham sido o foco deste estudo, pesquisas futuras também podem se beneficiar de uma distribuição uniforme dos gêneros dentro de cada grupo de idade para examinar se o gênero pode contribuir para as diferenças observadas na capacidade cognitiva e oculomotora.
Conclusões & direções futuras
Nosso estudo está entre os primeiros a avaliar e comparar medidas cognitivas robustas de velocidade perceptiva, bem como aspectos espaciais e temporais de padrões de olhar durante tarefas RAN e leitura de texto em amostras educadas saudáveis de adultos jovens e mais velhos. Nossos resultados mostram que as funções oculomotoras tornam-se mais lentas com a idade e sugerem o uso de diferentes estratégias que podem contribuir ainda mais para o processamento cognitivo mais lento em tarefas visuo-cognitivas complexas vistas ao longo da vida. Curiosamente, após a covariação das durações das sacadas, o tempo limite de exposição necessário para detectar a mudança não foi significativamente diferente entre os grupos mais jovens e mais velhos. Até onde sabemos, este estudo foi o primeiro a examinar a validade preditiva do TI e do CD para o desempenho nas tarefas de nomeação e leitura.
Nossa quantificação dos aspectos temporais dos padrões de olhar durante o desempenho em tarefas visuais elucida perspectivas sobre o tempo de ativação e desativação das sacadas, demonstrando que os idosos apresentam maior duração das sacadas, embora isso nem sempre denote desempenho comportamental mais lento. Assim, podemos concluir que as duas faixas etárias podem utilizar estratégias temporais ligeiramente diferentes para atingir desempenho semelhante em tarefas como nomeação de estímulos alfanuméricos e leitura. No entanto, se a disparidade de grupo de idade reflete diferenças únicas para ativar a atenção e iniciar sacadas, velocidade motora da sacada ou aspectos cognitivos das tarefas, ou se as diferenças refletem todos os três componentes ainda está para ser determinado. Pode ser de interesse para pesquisas futuras sobre nomeação automatizada rápida e desempenho ocular em adultos jovens e idosos com educação semelhante, utilizar uma medida de inteligência verbal, como o National Adult Reading Test (NART) 85, a fim de elucidar se ambos os grupos demonstram desempenho comparável.
No geral, nossas descobertas ampliam a compreensão da função ocular com a idade e demonstram que os movimentos oculares são uma medida não invasiva e inovadora da função cognitiva que deve continuar a ser empregada na pesquisa do envelhecimento cognitivo e, potencialmente, como clínica medidas de processamento cognitivo.Pesquisas futuras devem ter como objetivo examinar se a função oculomotora durante tarefas visuais é preditiva de desempenho cognitivo em outras medidas robustas de velocidade cognitiva com diferentes demandas de tarefas, visto que a literatura nesta área permanece relativamente rara.