Urychlení motorického učení v pediatrii (AMPED)

Pozadí a zdůvodnění: Plasticita může být zvýšena ve vyvíjejícím se mozku, ale mechanismy jsou špatně pochopeny. Technologie stimulace mozku, jako je transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS), modulují excitabilitu a plasticitu motorické kůry. Studie naší skupiny a dalších naznačují, že neuromodulační studie s tDCS jsou bezpečné a proveditelné u dětí. Nedávno výzkumníci prokázali, že konvenční tDCS může zlepšit motorické učení u zdravých dětí. Nedávné pokroky v tDCS s vysokým rozlišením (HD-tDCS) navíc poskytly příležitost k ohniskové stimulaci oblastí mozku. HD-tDCS nebyl dosud u dětí zkoumán.

Stanovení schopnosti tDCS zlepšit motorické učení má terapeutické důsledky pro děti s motorickým postižením. Perinatální cévní mozková příhoda je hlavní příčinou hemiparetické mozkové obrny a většina přeživších trpí celoživotním tělesným postižením. Nové modely z naší laboratoře a dalších definovaly centrální terapeutické cíle, pomocí nichž může stimulace mozku zlepšit motorické učení a funkci. Pochopení účinků tDCS na motorické učení a jeho základní změny v mozku je nezbytné pro pokrok v takových intervencích.

Výzkumná otázka a cíle: Zde výzkumníci navrhují charakterizovat účinky tDCS na motorické učení u zdravých dětí. Primárním cílem této studie je zjistit změny v získávání motorických dovedností, když je trénink spárován s konvenčním anodickým tDCS, HD-tDCS nebo falešným tDCS. Několik sekundárních cílů bude popisovat biochemické a senzomotorické změny v mozku, které probíhají během motorického učení spárovaného s tDCS. Sekundární cíle budou také hodnotit bezpečnost HD-tDCS u zdravých dětí.

Etika: Tato studie byla schválena Etickou radou pro výzkum University of Calgary.

Design: Randomizovaná, dvojitě slepá, falešně kontrolovaná studie k vyhodnocení schopnosti tDCS a HD-tDCS zlepšit motorické učení.

Metody: Děti budou přijímány prostřednictvím Programu klinického výzkumu zdravých kojenců a dětí.

Tréninkový úkol bude spočívat v provedení Purdue Pegboard Testu (PPTL) levou rukou. Tento jednoduchý úkol motorického učení je dobře ověřený úkol pro komplexní, funkčně relevantní motorické učení. PPTL prokázal dobrou citlivost na změny ve studiích zdravého i nemocného motorického učení u dospělých a dětí školního věku. PPTL se bude provádět po dobu pěti po sobě jdoucích dnů za účelem sledování motorického učení.

Děti budou navštěvovat laboratoř neinvazivní mozkové stimulace v dětské nemocnici v Albertě. Subjekty budou randomizovány do jedné ze tří stimulačních skupin (falešná tDCS, konvenční anodická tDCS, HD-tDCS). Budou provedena základní měření, která zahrnují: neurozobrazení magnetickou rezonancí (anatomické zobrazování, funkční neurozobrazení a magnetická rezonanční spektroskopie), neurofyziologii transkraniální magnetické stimulace (motorické mapování levé a pravé motorické kůry), senzomotorické funkční změny hodnocené pomocí Kineziologického přístroje pro normální a Změněné pohyby dosahu (KINARM; přizpůsobení polohy paží, kinestézie, vizuálně vedené dosahování a úloha zasažení předmětu), změny motorických funkcí (PPT, Jebsen-Taylorův test, úkol sériového času reakce) a měření senzorické diskriminace (diskriminace amplitudy, posouzení časového pořadí , úloha posouzení časového řádu, úloha diskriminace trvání, diskriminace trvání se zmatkem a úloha přizpůsobení jednoho místa.

Po základních opatřeních budou subjekty sedět v pohodlné židli s testem PPTL před sebou na stole. Účastník randomizovaný na simulovanou nebo konvenční anodickou tDCS bude vybaven dvěma elektrodami o velikosti 25 cm2 (anoda nad pravou primární motorickou kůrou, katoda nad kontralaterální supraorbitální oblastí) nebo EEG čepičkou obsahující čtyři malé kruhové elektrody (HD-tDCS, 1 anoda uprostřed nad pravá primární motorická kůra, 4 katody obklopují anodu prstencovitě). Budou provedeny tři předintervenční testy PPTL. U všech subjektů se pak tDCS zvýší na 1 miliampér během 45 sekund. Po 120 sekundách se proud buď sníží na 0 miliampérů (falešné tDCS), nebo bude pokračovat celkem 20 minut. PPTL se bude provádět 5, 10 a 15 minut po zahájení stimulace a po skončení stimulace (3 opakování na časový bod). Poté bude vyplněn dotazník bezpečnosti a snášenlivosti tDCS.

Stejná léčba tDCS, školení PPTL a dotazníky o bezpečnosti a snášenlivosti budou prováděny během následujících tří po sobě jdoucích dnů. V den studie 5 účastníci opět zopakují trénink PPTL spojený s léčbou tDCS. Po tréninku tDCS a PPTL, magnetická rezonance neuroimaging, transkraniální magnetická stimulace neurofyziologie, senzomotorické funkční změny, změny motorických funkcí a senzorická diskriminační opatření budou opakována pro posouzení změn vyvolaných motorickým učením a tDCS.

Účastníci se vrátí šest týdnů po školení, kde se budou opakovat magnetická rezonance, neurofyziologie transkraniální magnetické stimulace, senzomotorické funkční změny, změny motorických funkcí a senzorická diskriminační opatření, aby bylo možné posoudit dlouhodobé změny.

Analýza dat: Všechny výsledné proměnné budou porovnány napříč třemi intervenčními skupinami (sham tDCS, konvenční tDCS, HD-tDCS) pomocí dvoucestného opakovaného měření ANOVA s vhodnou post-hoc analýzou. Opakovaná měření ANOVA rozliší vliv intervence (typ stimulace) a čas (základní stav, po tréninku, 1 měsíc po tréninku). Pearsonovy korelace budou provedeny mezi měřítkem primárního výsledku a měřítkem sekundárního výsledku. Sekundární statistická analýza bude provedena podle záruky.