Trénink pracovní paměti pro sledování očí u dětí a mládeže s těžkou mozkovou obrnou

Pracovní paměť (WM) je jednou z hlavních výkonných funkcí (EF), která zahrnuje kognitivní schopnosti vyššího řádu, kritické pro optimální fungování denního života. WM je definována jako naše schopnost dočasně ukládat informace, které již nejsou vnímány, což nám umožňuje manipulovat s smysluplným cíleným chováním, jako je rozhodování, řešení problémů a uvažování. WM zahrnuje verbální WM a (neverbální) visuospatiální WM, dvě hlavní komponenty definované obsahem. Verbální WM je zodpovědný za dočasné ukládání verbálních informací, jako jsou písmena, slova, čísla nebo pojmenovatelné objekty, a je silným prediktorem vývoje jazyka a porozumění čtení. Visuo-prostorový WM je základní součástí systému pohybu očí, vizuální percepční fungování a je silným prediktorem aritmetického výkonu. WM souvisí s aktivní dlouhodobou pamětí, která pomáhá vyhledávání uložených informací z minulých zkušeností k úspěšnému provedení úkolu v současnosti. WM je prakticky zapojena do většiny (pokud ne všechny) činnosti každodenního života, od jednoduchých úkolů, jako je zapamatování telefonního čísla nebo dodržování pokynů, až po vysoce složité úkoly spojené s učením, akademické úspěchy v gramotnosti, numerické a vědy nebo jazykovém porozumění.

Jedním z centrálních omezení lidského poznání je omezená kapacita WM, tj. Množství a trvání informací, které lze uložit a manipulovat najednou. Nízká kapacita WM ovlivňuje přibližně 15% všech dětí, z nichž více než 80% je vystaveno velmi vysokému riziku nedostatečného vzdělávání. Pokud jde o svůj nervový základ, předchozí práce důsledně předkládala důležitou roli fronto-parietálních sítí ve výkonu WM s určitou variací v závislosti na typu stimulu. U obvykle vyvíjejících se (TD) lidí se WM nadále rozvíjí po celou dobu dětství a vrcholů v adolescenci spolu s řadou strukturálních maturačních procesů v mozku. Významné deficity WM byly popsány v řadě neurodevelopmentálních poruch.

Cerebral Palsy (CP) je nejčastější příčinou závažného fyzického postižení v dětství s prevalencí 1,6-3,4 na 1000 živých porodů. Zahrnuje skupinu vývojových poruch pohybu a držení těla připisovaných neprogresivním lézím ve vyvíjejícím se mozku fetálního nebo kojeneckého mozku. CP je kategorizován do spastických, dyskisketických, ataxických a smíšených forem a fungování jednotlivců se pohybuje od mírných až po závažnou úroveň omezení. V CP není 41% všech lidí schopno chodit samostatně, 23% není schopno zvládnout objekty pomocí svých rukou a 32% je neverbální. Poškození motoru je často doprovázeno zhoršením poznání a chování. EF v CP jsou k dnešnímu dni nedostatečně ohlášeny, zejména v nevolných a neverbálních případech CP, kde tyto postižení bývají přehlíženy kvůli výzvám při hledání příslušných nástrojů pro hodnocení, které se nespoléhají na motorické a verbální dovednosti. Konkrétně pouze 36,8% dětí s těžkým poškozením motoru v CP má své kognitivní fungování posouzeno ve srovnání s 96,5% dětí s mírným CP. Zdá se, že slovní i visuospatiální deficity WM jsou přítomny ve všech formách CP a více tak, jak se zvyšuje závažnost funkčních omezení. V CP jsou deficity WM spojeny s narušeným porozuměním čtení a aritmetickým potížím. Potíže s učením jsou přítomny v přibližně 40% a vizuální perceptuální poškození u 40-50% všech lidí s CP.

Kromě centrálních neurálních změn vykazují děti s CP také změněné fungování autonomního nervového systému (ANS), o čemž svědčí vlastní snížená variabilita srdeční frekvence (HRV). V populaci TD je vyšší výkon WM (a EF obecně) silně spojen se zvýšeným HRV, zavedeným markerem parasympatického pohonu ANS (usnadňující „odpočinek a trávení“). To naznačuje, že HRV také tvoří důležitou efektivní kognitivní funkci indexování markerů. V TD je zvýšený HRV doprovázen zvýšenou funkční mozkový konektivitou v klidovém stavu. Zkoumání relativního příspěvku HRV rozdílů v CP a jejich vztahu k nedostatkům EF a k základní funkční konektivitě, které byly dříve identifikované jako související s WM, nebyly v žádné předchozí studii řešeny.

Lidé s CP s těžkým poškozením motoru těží z technologie sledování očí jako přístupové metody pro pomoc a alternativní komunikační zařízení (AAC) a počítače pro vzdělávání a volný čas. Pohyby očí jsou sledovány infračerveným senzorem a překládány do pohybů kurzoru na obrazovce, kterou mohou děti navigovat a vybírat zájmové ikony. Neverbální děti s CP mají výrazně narušené porozumění jazyku, zejména ve spastice CP. Technologie sledování očí vede ke zvýšeným komunikačním výsledkům a má pozitivní dopad na kvalitu života prostřednictvím zvýšené úrovně aktivity, úrovní účasti, soběstačnosti a sebeúcty. S ohledem na své nepopiratelné výhody klade použití AAC na WM velké požadavky. Například, aby se vyjádřili přání a potřeby, musí si tyto děti pamatovat na symbol zájmu, a přitom procházet řadou symbolů, které jsou současně přítomny, pamatují si nejúčinnější cestu, brání možnému rozptýlení a nakonec lokalizaci a výběru cílového symbolu. Použití systémů AAC může být skutečnou výzvou pro děti s nízkou kapacitou WM, pravděpodobně vede k přerušení technologií a ztrátě příležitostí a výhod. Lidé s CP také vykazují nižší kvalitu pohybů očí ve srovnání s lidmi TD, ale přesnost pohybu očí lze zlepšit intenzivním tréninkem pro sledování očí. Kromě toho byly metody sledování očí dříve použity k úspěšnému indexu WM, což je metoda, která dosud nebyla zkoumána u lidí s CP, ale může mít důležité klinické důsledky.

Počítačové školení WM se objevilo jako nová, neinvazivní léčba s velkým potenciálem pro zvýšení kapacity WM a celkové kognitivní fungování. EF sdílí kapacita omezení a mají překrývající se nervové systémy, což vysvětluje zobecněný účinek školení WM na jiné kognitivní funkce. Nedávný systematický přehled syntetizoval existující důkazy o kognitivních intervencích v CP, mimo jiné zdůraznil nízkou kvalitu stávajících důkazů v programech školení WM a potřebu budoucích a robustnějších studií v CP. Předchozí výzkum kognitivních intervencí (obecně) se rozprostírá od intervencí aktivity po zvýšení kognitivních schopností (tj. Horolezectví, tanec, hippoterapie) do specifických výcvikových programů, jako je MI-Yoga založený na pohybovém programu, Move-It-to-Improve-It (MITII) a Cogmed WM Training (CWMT). Vzhledem k závažným poškozením motoru není cílová skupina závažných CP (GMFCS hladiny IV-V) schopna provádět intervence aktivity lezení, tance, hippoterapie. Kromě toho nejsou schopni provádět programy založené na pohybu, jako jsou Mi-Yoga a MITII, a ponechat program CWMT jako nejúžasnější tréninkový program pro děti a mládež s těžkým CP, který má přístup k svým počítačům pomocí zařízení pro sledování očí. Mezi další počítačové intervenční vzdělávací programy patří Smart (ve vývojových fázích, které nejsou specifické pro WM školení, které nejsou užitečné pro splnění cílů projektu) a Neuronup (https://www.neuronup.com/; Není specifický pro školení WM, ale spíše pro výkonné funkce obecně), pro které v současné době existuje pouze publikovaný studijní protokol RCT v mírném CP, autoři však dosud nezveřejnili žádné výsledky, takže neexistuje důkaz, který by podporoval jeho využití k posílení kognitivních schopností obecně a se konkrétněji.

CWMT je v současné době nejpoužívanějším vzdělávacím softwarem s nejvíce empiričtějšími důkazy o jeho účinnosti v různých populacích. Samotný software se spoléhá na adaptivní školení pomocí algoritmů, tj. Obtížnost úkolů WM je neustále udržována na nejvyšší úrovni, aby zpochybnila kapacitu WM, ale stále se hodí k schopnostem každého uživatele. Trénink WM je silně ovlivněn teorií neuroplasticity, která se spoléhá na opakované a přizpůsobené trénink, a proto adaptivní algoritmus. Změny neuroplasticity byly hlášeny po různých populacích i u předčasně narozených dětí (včetně několika účastníků s CP). Navzdory rozsáhlému výzkumu využívajícím CWMT je obecný závěr, že zvýšená kapacita WM v důsledku školení opakovaně vykazovala účinky téměř přenosu, ale neprůkazné přenosové a retenční účinky, což je do značné míry závislé na věku, populaci, typu tréninku a trvání trvání. CWMT je nejlepší tréninkový software WM, který se v tomto projektu používá z různých důvodů: (1) je navržen speciálně pro zvýšení kapacity WM, což neplatí pro další počítačové vzdělávací programy, jejichž cílem je zlepšit výkonné funkce obecně (včetně kognitivní flexibility, pozornosti atd.); Toto je kritický bod, který je třeba považovat za hlavní cíl tohoto projektu, je posoudit jakékoli změny primárně v kapacitě WM a poté, pokud jsou nějaké dovednosti přeneseny na jiné výkonné funkce; (2) Program CWMT má podstatně více důkazů o jeho pozitivním dopadu na kapacitu WM zkoumaných ve vysoce kvalitních studiích, (3) Školení je strukturováno celkem 25 relacemi a úkoly v každém zasedání jsou přizpůsobeny schopnostem účastníka a nabízejí cílenou a přizpůsobenou školení, které je zásadní vzhledem k heterogenitě, která charakterizuje CP jako diagnostiku; (4) CWMT relace lze provádět pomocí zařízení pro sledování očí, což je rozhodující pro branku dětí a mládeže s těžkým CP.

Účinnost WM tréninku v CP zůstává do značné míry neprozkoumána. Pro vědci znalosti, jediná studie, která použila CWMT (jako program tréninku s dosud empiričtějšími důkazy ke zlepšení kapacity WM) u dětí se spastickým CP vykázala významná zlepšení po tréninku v dovednostech blízkého přenosu i daleko přenosu, včetně vizuoprostorových dovedností, inhibice a fonologického zpracování. Dvě studie využívající CWMT u extrémně nízkých a velmi nízkých dětí z porodní hmotnosti (každá studie zahrnula dva účastníky s CP) také uváděly jak účinky blízkých i daleko přenosu, udržované při sledování 6 měsíců. Ačkoli s slibnými výsledky, tyto studie vylučují děti s CP s těžkým poškozením motoru, takže mezera ve znalosti o důležitosti, která je třeba prozkoumat.