tDCS a motorické učení u dětí s DCD

Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) je jednou z nejběžnějších technik neinvazivní mozkové stimulace, ale aplikace v pediatrické populaci jsou relativně neprozkoumané. tDCS aplikuje slabý elektrický proud přes pokožku hlavy, aby moduloval kortikální excitabilitu. Anodální stimulace excituje stimulovanou oblast mozku. Anodální tDCS aplikovaný na motorickou kůru kontralaterálně k trénované ruce zlepšuje motorické učení během jednodenních nebo vícedenních tréninků (Reis 2009). tDCS prokázal slibné účinky na vyvíjející se mozek, včetně potenciálu zlepšit motorické dovednosti, které pak mohou být přeneseny na jiné netrénované dovednosti u typicky se vyvíjejících dětí (Ciechanski 2017). tDCS je bezpečná a tolerovatelná a proveditelná technika s pouze mírnými krátkodobými nežádoucími účinky (např. zarudnutí, brnění, svědění a pocit pálení) u dětí. Nežádoucí účinky se obvykle vyskytují v místech elektrod a vymizí během několika minut po zahájení stimulace (Krishnan 2015).

V kombinaci s motorickými intervencemi může tDCS zlepšit motorický výkon u dospělých (Reis 2009, 2011) a dětí (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). V současné době se používá v kombinaci s jinými léčbami (např. behaviorální terapií a neurorehabilitací) u dětí a dospívajících s neurovývojovými poruchami (Muszkat 2016), včetně poruchy autistického spektra (Amatachaya 2014) a poruchy pozornosti/hyperaktivity (ADHD) (Bandeira 2016), stejně jako motorické poruchy, jako je dětská mozková obrna (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). Účinek tDCS na dovednostní motorické učení u dětí s poruchou vývojové koordinace (DCD) je však do značné míry neprozkoumaný.

DCD je chronická motorická porucha neznámé etiologie, která postihuje 5–6 % dětí školního věku v Kanadě (APA, 2013). DCD narušuje školní výsledky dětí a omezuje jejich schopnost podílet se na každodenních činnostech (např. tisk, oblékání, zavazování bot, jízda na kole, používání příborů), jakož i na profesní činnosti, volný čas a hru (APA, 2013). .15 Následně se u dětí mohou rozvinout psychosociální obtíže, včetně nízkého sebevědomí, deprese, úzkosti, osamělosti, problémů s vrstevníky a špatné účasti na fyzických a sociálních aktivitách (Zwicker 2013). DCD je celoživotní stav a 75 % dětí s DCD bude i nadále pociťovat motorické potíže jako dospělí, pokud nebudou dostávat náležitou léčbu (Kirby 2014). Až polovina dětí s DCD má současně i ADHD (Piek 1999).

Na DCD se podílí několik oblastí mozku, včetně cerebellum, bazálních ganglií, parietálního laloku a částí frontálního laloku (např. dorzolaterální prefrontální kůra nebo DLPFC) (Biotteau 2016). Primární motorická kůra (M1) se nachází v dorzální části frontálního laloku a je funkčně propojena s ostatními motorickými oblastmi. Funkční konektivita mezi M1 a oblastmi mozku zapojenými do motorického fungování a senzomotorického zpracování, jako je striatum a angulární gyrus, však může být u dětí s DCD snížena (McLeod 2014). Zacílení na tyto specifické oblasti mozku při rehabilitaci může být účinné při zlepšování motorických výsledků postižených dětí.

V současnosti jsou nejpřínosnějšími intervencemi ke zlepšení motorického výkonu dětí s DCD přístupy orientované na úkoly, které se zaměřují na učení se konkrétnímu úkolu spíše než na tělesné funkce potřebné k provedení úkolu (Smits-Engelsman 2013). K léčbě dětí s DCD se běžně používá řada přístupů orientovaných na úkoly (Niemeijer 2007; Polatajko 2001). Vyšetřovatelé se domnívají, že stimulace mozku může zlepšit motorické učení a účinek přístupů orientovaných na úkoly u dětí s DCD. Abychom lépe porozuměli tDCS jako léčbě dětí s DCD, jako prvnímu kroku je důležité prozkoumat, zda tDCS může u této populace zlepšit učení motorických dovedností. Proto se výzkumníci zaměřují na provedení randomizované, zaslepené, falešně kontrolované intervenční studie anodického tDCS nad M1 v kombinaci s úkolem motorického učení k posouzení jeho účinnosti na učení motorických dovedností u dětí s DCD. Toto je pilotní studie k určení velikosti vzorku pro větší studii.

CÍLE A HYPOTÉZY

Cíl 1: Zjistit, zda transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) zlepšuje motorické učení u dětí s DCD.

Hypotéza 1: Ve srovnání s dětmi ve simulované skupině budou děti ve stimulační skupině vykazovat lepší funkční výsledky rychlejší motorické učení v každém sezení (online učení) a po 3 sezeních.

Cíl 2: Zjistit dlouhověkost účinků tDCS na motorické učení u dětí s DCD.

Hypotéza 2: Děti ve stimulační skupině si udrží své motorické učení po 6 týdnech ve srovnání s falešnou skupinou.

METODOLOGIE

Design studie: Tato studie je randomizovaná, falešně kontrolovaná, dvojitě zaslepená studie. Účastníci budou náhodně přiřazeni k aktivní nebo simulované stimulaci.

Účastníci: Děti se budou rekrutovat ze zavedených kohort dětí s DCD, které byly hodnoceny v BC Children's Hospital nebo Sunny Hill Health Center for Children (Vancouver, BC) a které splňují diagnostická kritéria DSM-5 (Americká psychiatrická asociace, 2013).

Velikost vzorku: Velikost vzorku byla vypočtena na základě randomizované studie s falešnou kontrolou u typicky se vyvíjejících dětí, které dostávaly M1 A-tDCS nebo falešné tDCS během 3 po sobě jdoucích dnů tréninku Purdue Pegboard Test.4 Výpočet velikosti vzorku navrhl, že celkem 14 subjektů, 7 subjektů na skupinu, by mělo schopnost 95 % detekovat zlepšení v testu Purdue Pegboard (velikost účinku = 2,58) s chybou typu 1 0,05.

Postup: Po screeningu a náboru dají rodiče souhlas a děti souhlasí s účastí ve studii. Děti náhodně zařadíme do aktivních nebo falešných stimulačních skupin; statistik bude randomizovat účastníky pomocí počítačem generovaných sekvenčních bloků po 4 až 6. Randomizační kódy budou až do zápisu do studie uchovávány v zapečetěných neprůhledných obálkách. Postgraduální student výzkumu s výcvikem v ergoterapii bude zaslepený vůči skupinovým úkolům a bude hodnotit děti pomocí Purdue Pegboard Test (PPT; Tiffin 1968), Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency-2 (BOT-2; Bruininks 2005) a Evaluation Nástroj dětského rukopisu (ETCH; Amundson, 1995). Poté budou děti dostávat 3 dny tDCS po dobu 30 minut každý den; během prvních 10 minut děti absolvují nácvik testu Purdue Pegboard (k posouzení učení motorického úkolu), následuje 20 minut procvičování rukopisu pomocí „Printing Like a Pro!“ (Montgomery 2017), k posouzení učení funkčního motoru. úkol). Ergoterapeut děti přehodnotí na konci posledního dne školení a znovu po 6 týdnech.

Zásahy

tDCS: Stejnosměrný proud bude dodáván pomocí transkraniálního elektrického stimulátoru schváleného organizací Health Canada (Soterix Medical Inc., New York, USA) (Soterix Medical, 2016). Stimulace bude aplikována na pokožku hlavy pomocí dvou 5×7 cm houbovitých elektrod napuštěných fyziologickým roztokem: aktivní a referenční. Jednoduchý systém pokrývky hlavy, včetně EASYpads a EASYstraps, udrží elektrody na místě. Ve skupinách aktivní stimulace a simulace bude anoda (aktivní elektroda) umístěna nad levým primárním motorickým kortexem s katodou (referenční elektroda) nad pravým čelem v supraorbitální oblasti. K lokalizaci M1 bude použit mezinárodní elektroencefalografický elektrodový systém 10/20 (Klem 1999). Dominantní levá motorická kůra bude stimulována, protože výzkumníci mají za cíl simultánně trénovat dominantní ruku pro motorický učební úkol a funkční úkol. Stimulace bude aplikována při 1 mA po dobu 30 minut. Jeden mA anodické stimulace může způsobit hustotu mozkového proudu u dětí v průměru srovnatelnou s hustotou pozorovanou u dospělých vystavených proudu 2 mA (Kessler 2013) a následná excitabilita může trvat déle než jednu hodinu (Moliadze 2015). U aktivních stimulačních skupin se proud zvýší na 1 mA během 45-60 s, udrží se po dobu 30 minut a sníží se na 0 mA po dobu 45-60 s. U falešných skupin bude stimulace zrychlena a držena pouze 60 s, než bude pomalu snižována. Tato procedura, nazývaná Fade-in-Short Stimulation-Fade out, prokázala svou spolehlivost jako efektivní falešná technika díky dosažení stejné snášenlivosti a přechodného vjemu pokožky hlavy jako aktivní stimulace u dospělých (Ambrus 2012) i dětí (Ciechanski 2017). V případě jakýchkoli „závažných nežádoucích příhod“ (např. popálení pokožky hlavy druhého stupně v místě elektrodové podložky nebo klinického záchvatu), ke kterým dojde v průběhu studie, bude okamžitě zastavena.

Úkol motorického učení: Během tří po sobě jdoucích dnů každé dítě provede pět bloků testu Purdue Pegboard Test: jeden blok před, tři bloky během a jeden blok po tDCS. Každý blok se skládá ze tří opakování Purdue Pegboard Test s pravou rukou. Děti musí umístit špendlíky do věšáku co nejrychleji za 30 sekund. Zabere to až 10 minut mozkové stimulace.

Funkční motorický úkol: Po Purdue Pegboard testu dostane každé dítě kognitivní intervence pro tiskové dovednosti po dobu 20 minut, zatímco dostává tDCS. "Tisk jako profík!" (Montgomery 2017) – kognitivní přístup k výuce tisku u dětí ve věku základní školy – bude použit k výuce písmen, která má každé dítě největší potíže s čitelným tiskem, jak bylo zjištěno při formálním hodnocení rukopisu – ETCH (rukopis) (Amundson 1995) .

Plán analýzy dat:

Purdue Pegboard Test je primární výstupní měřítko zájmu. Pro měření online učení v rámci jedné relace a off-line učení napříč relacemi použijeme analýzu opakovaných měření kovariance (ANCOVA) s hladinou α 0,05. K měření účinku intervence a retence použijeme párový t-test a opakovanou měření ANCOVA na primární a sekundární výsledky. K porovnání skupin bude také použita dvoucestná ANCOVA a nezávislý t-test (stimulace versus simulace). Skóre MABC-2 a úroveň pozornosti hodnocené Connerovým indexem ADHD budou použity jako kovariáty pro zohlednění individuálních rozdílů v pozornosti a motorických dovednostech.

Význam:

Jedná se o první studii svého druhu, která zkoumá vliv stimulace mozku na motorické učení u dětí s DCD a integruje technologii pro zlepšení funkčního motorického učení u dětí s DCD. Tato studie přispěje k plánování efektivnějších intervencí pro tyto děti s cílem zlepšit jejich motorické dovednosti a funkční výsledky. Kromě toho budou zjištění zajímavá pro pediatrické lékaře (např. ergoterapeuty) a rodiče hledající účinnější přístupy pro tyto děti, stejně jako pro výzkumníky, studenty a tvůrce politik v oblasti neurorehabilitace.