Kognitiv træning hos børn med ASD

1. INTRODUKTION Autismespektrumforstyrrelse (ASD) er en alvorlig neuroudviklingsforstyrrelse karakteriseret ved underskud af sociale og kommunikative færdigheder, begrænsede sæt interesser, aktiviteter og/eller gentagen adfærd, som typisk observeres i den tidlige barndom. Forekomsten af ​​ASD er omkring 1 ud af 68 børn, og det er den hurtigst voksende udviklingshæmning. Omkostningerne ved at diagnosticere og behandle ASD anslås at være omkring 236-262 milliarder dollars årligt.

Plasticitet refererer bredt til en organismes modtagelighed for forandring. Den menneskelige hjerne viser en utrolig plastisk kapacitet. Flere neuronale netværk kan opretholde den samme kognitive funktion (en mental evne) med forskellige systemer, der understøtter den samme funktion hos forskellige individer. Dette "mange-til-en" struktur-funktion forhold er en form for plasticitet. At undersøge neurale netværk, der er ansvarlige for en kognitiv proces hos forskellige individer, kan give indsigt i den plastiske kapacitet af denne proces.

Kognitiv træning er centreret om begrebet plasticitet. Det indebærer gentagne øvelser af en specifik kognitiv proces (eller flere processer) over flere uger, hvorefter der forventes præstationsgevinster på den trænede opgave samt forskellige utrænede opgaver, der direkte eller indirekte involverer den eller de målrettede kognitive processer. Generaliseringen af ​​præstationsgevinster til utrænede opgaver kaldes "overførsel" og er afgørende for træningens effektivitet. Kognitiv træning er blevet brugt til at afhjælpe underskud hos voksne med slagtilfælde, multipel sklerose, skizofreni, børn med arbejdshukommelsessvigt, børn med opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD), raske børnehavebørn, samt til at forbedre kognitiv præstation hos raske unge voksne og raske ældre voksne. Alligevel har fordelene ved denne intervention for børn med ASD fået relativt lidt opmærksomhed.

Nyere forskning tyder på, at forstyrrede mønstre for kortikal udvikling i ASD kan føre til dens kliniske manifestation. Mere specifikt har tidligere rapporter vist et mønster af reduceret langrækkende kortikal forbindelse og øget lokaliseret funktionel forbindelse ved ASD. Dette mønster er for nylig blevet verificeret ved hjælp af meget stringente billedanalysemetoder. Denne ændrede funktionelle forbindelse kan være særligt forstyrrende for kognitive funktioner, der kræver integrativ informationsbehandling, såsom eksekutiv funktion (højere ordens kognitive funktioner, der kontrollerer andre kognitive processer, f.eks. Bevidst kontrol af tanke og handling), teori om sind, ansigtsbehandling, sprog og kommunikation, som alle tidligere er blevet etableret som svækkede processer i ASD.

Desuden er cirka 50-70 % af børn med ASD diagnosticeret med intellektuelle handicap, som viser sig som kognitive svækkelser. Intellektuel handicap har vist sig at placere børn med ASD i risiko for en "lavt fungerende" bane gennem hele livet og i risiko for at få mere alvorlige symptomer. Kognitiv træning har vist sig at forbedre eksekutive funktioner, der ligger til grund for intellektuel kapacitet, såsom arbejdshukommelse, flydende intelligens, udøvende opmærksomhed samt akademiske præstationer. Kognitiv træning leveret i en tidlig alder kan styrke de processer, der er vigtige for intellektuel kapacitet og derfor forbedre den kliniske bane for ASD.

Selvom disse nyere teorier om ASD peger på mangler i eksekutive funktioner, mangler dette felt i øjeblikket en evidensbaseret intervention, som direkte tackler mangler i eksekutive funktioner. De eksisterende interventioner for ASD (hovedsageligt bestående af udvikling af adfærdsmæssige færdigheder) er komplekse i administrationen og kræver højt uddannet personale. Som følge heraf har disse tilgange stillet ekstremt høje krav til klinikker og behandlere, der opretter lange ventelister. Disse tilgange har dårlig tilgængelighed for mange familier og skoler. Den mest slående og konsekvente begrænsning ved de eksisterende interventioner er en tilsyneladende mangel på overførsel af lærte færdigheder til andre forhold og kontekster. Det betyder, at ny tillært adfærd er begrænset til den specifikke kontekst, hvori de trænes. Generalisering til andre opgaver og sammenhænge er en kendetegnende styrke ved kognitiv træning, denne tilgang kan bruges derhjemme via en personlig computer, der giver mere tilgængelighed, og den kan bruges i forbindelse med udviklingen af ​​adfærdsmæssige færdigheder til at forbedre barnets modtagelighed for læring. Kognitiv træning kan således have potentiale til at give lovende resultater på de områder, hvor de eksisterende behandlinger har vist begrænsninger.

Nærværende projekt har til hensigt først at udvikle et softwarebaseret kognitivt træningsprogram, der er skræddersyet til kognitive behov hos børn med ASD (Cognitive Assessment and Video-game Intervention Solutions, CAVINS) (fase 1) og derefter undersøge programmets effektivitet gennem kliniske forsøg og billeddannelse af hjerne (kliniske forsøg og billeddannelsesfaser). Billeddannelseskomponenten vil give mulighed for at lære om de neurale rammer for nogle af de målrettede kognitive processer samt træningsinducerede ændringer i hver proces. Denne intervention vil målrette adskillige funktioner impliceret i ASD såsom evnen til at flytte opmærksomheden til et andet aspekt af opgaven, hæmmende kontrol, arbejdshukommelse, planlægning, ræsonnement, selektiv opmærksomhed og ansigtsbehandling. Under billeddannelsesfasen, som vores første trin, vil efterforskerne bruge funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) til at identificere træningsinducerede ændringer i hjernen forbundet med sætskift og responshæmning.

Responshæmning består af to forskellige former, begrænsning af et svar og annullering af et svar. At forhindre, at et svar påbegyndes, kendetegner tilbageholdelsesprocessen, hvorimod afslutning af et svar, der allerede er i gang, repræsenterer annulleringsprocessen. Derudover repræsenterer evnen til at overvåge, detektere og justere adfærd efter et fejlagtigt svar fejlbehandling og er en iboende komponent i responshæmning. Vanskeligheder med responshæmning er blevet antaget at være ansvarlig for den stereotype og gentagne adfærd observeret i ASD, forudsigelig for "theory of mind" præstationer i førskolebørn og forbundet med ændret forbindelse mellem frontal cortex og striatal og parietal regioner samt volumen forskelle og ændret udvikling af striatum. Tilsvarende er lavere nøjagtighed på sætskiftende opgaver forbundet med reduceret aktivering i frontale, striatale og parietale cortex og antages at være ansvarlig for mental ufleksibilitet, begrænset og repetitiv adfærd observeret ved ASD.

Adskillige billeddiagnostiske undersøgelser har påvist ændringer i det underliggende neurale netværk efter afslutning af kognitiv træning hos raske voksne. Men lignende undersøgelser af børn er meget sparsomme. I øjeblikket er der ingen undersøgelser, der har undersøgt træningsinducerede ændringer i hjernen hos børn med ASD. Resultater fra dette projekt vil afsløre fordelene ved kognitiv træning i ASD, generalisering og persistens af potentielle fordele, identificere biologiske ændringer forbundet med træning og give tiltrængt indsigt i plasticiteten af ​​de systemer, der understøtter to kognitive funktioner impliceret i ASD.