Eye-tracking arbejdshukommelsesuddannelse hos børn og unge med svær cerebral parese

Arbejdshukommelse (WM) er en af ​​de centrale udøvende funktioner (EF), der omfatter kognitive evner med højere orden, kritisk for optimal daglig livsfunktion. WM er defineret som vores evne til midlertidigt at gemme information, der ikke længere er perceptuelt til stede, så vi kan manipulere dem for meningsfuld målrettet adfærd, såsom beslutningstagning, problemløsning og ræsonnement. Wm inkluderer verbal Wm og (ikke -verbal) visuospatial Wm, to hovedkomponenter defineret af indhold. Verbal WM er ansvarlig for midlertidigt at gemme verbale oplysninger, såsom bogstaver, ord, tal eller navnelige genstande, og er en stærk forudsigelse af sprogudvikling og læseforståelse. Visuo-Spatial Wm er en grundlæggende komponent i øjenbevægelsessystemet, visuel perceptuel funktion, og det er en stærk forudsigelse af aritmetisk ydeevne. WM er relateret til aktiv langtidshukommelse, der hjælper med at indhøre opbevaret information fra tidligere erfaringer til med succes at udføre opgaven på nuværende tidspunkt. WM er praktisk talt involveret i de fleste (hvis ikke alle) daglige livsaktiviteter, fra enkle opgaver som at huske et telefonnummer eller følge instruktioner, til meget komplekse opgaver forbundet med læring, akademiske resultater inden for læsefærdighed, talfærdighed og videnskab eller sprogforståelse.

En af de centrale begrænsninger af menneskelig kognition er den begrænsede WM -kapacitet, dvs. mængden og varigheden af ​​information, der kan gemmes og manipuleres på én gang. Kapacitet med lav WM påvirker ca. 15% af alle børn, hvorfra over 80% har en meget høj risiko for uddannelsesmæssig underprøvning. Med hensyn til dets neurale grundlag fremførte tidligere arbejde konsekvent en vigtig rolle af fronto-parietal netværk i WM-ydeevne med en vis variation afhængig af stimulustype. I typisk udvikling (TD) mennesker fortsætter WM med at udvikle sig i hele barndommen og toppe i ungdomsårene sammen med en række strukturelle modningsprocesser i hjernen. Betydelige WM -underskud er beskrevet i en række neuroudviklingsforstyrrelser.

Cerebral parese (CP) er den mest almindelige årsag til alvorlig fysisk handicap i barndommen med en udbredelse på 1,6-3,4 pr. 1000 livefirths. Det omfatter en gruppe af udviklingsmæssige svækkelser af bevægelse og holdning, der tilskrives ikke -progressive læsioner i den udviklende føtal eller spædbarnshjerne. CP er kategoriseret i spastiske, dyskinetiske, ataksiske og blandede former og funktion af individer varierer fra milde til svære niveauer af begrænsninger. I CP er 41% af alle mennesker ikke i stand til at gå uafhængigt, 23% er ikke i stand til at håndtere genstande, der bruger deres hænder, og 32% er ikke -verbale. De motoriske svækkelser ledsages ofte af svækkelser af kognition og adfærd. EF i CP underrapporteres til dato, især i de ikke-ambulante og ikke-verbale tilfælde af CP, hvor disse svækkelser har en tendens til at blive overset på grund af udfordringer i at finde passende vurderingsværktøjer, der ikke er afhængige af motoriske og verbale færdigheder. Nemlig er det kun 36,8% af børn med alvorlige motoriske svækkelser i CP, der er vurderet deres kognitive funktion sammenlignet med 96,5% af børn med mild CP. Både verbale og visuospatiale WM -underskud synes at være til stede i alle former for CP og mere, når sværhedsgraden af ​​funktionelle begrænsninger øges. I CP er WM -underskud forbundet med nedsat læseforståelse og aritmetiske vanskeligheder. Læringsvanskeligheder er til stede i omkring 40% og visuel-perceptuelle svækkelser hos 40-50% af alle mennesker med CP.

Foruden centrale neurale ændringer viser børn med CP også ændret funktion af det autonome nervesystem (ANS), som det fremgår af iboende reduceret pulsvariabilitet (HRV). I TD -population er højere ydelse af WM (og EFS generelt) stærkt forbundet med øget HRV, en etableret markør for parasympatisk Ans -drev (letter 'hvile og fordøje'). Dette antyder, at HRV også danner en vigtig markørindeksering af effektiv kognitiv funktion. I TD ledsages øget HRV af øget hviletilstand funktionel hjerneforbindelse. Undersøgelser af det relative bidrag fra HRV -forskelle i CP og deres forhold til EF -mangler og til kernefunktionelle forbindelsesnetværk, der tidligere var identificeret som relateret til WM, er ikke blevet behandlet i nogen tidligere undersøgelse.

Mennesker med CP med alvorlige motoriske svækkelser drager fordel af øjensporingsteknologi som en adgangsmetode til hjælpemiddel og alternative kommunikationsenheder (AAC) og til computere til uddannelse og fritid. Øjenbevægelser spores af en infrarød sensor og oversættes til markørbevægelser på skærmen, hvor børn kan navigere og vælge ikoner af interesse. Ikke -verbale børn med CP har betydeligt nedsat sprogforståelse, især fremtrædende i spastisk CP. Øjensporingsteknologi fører til øgede kommunikationsresultater, og det har en positiv indflydelse på livskvaliteten gennem øgede aktivitetsniveauer, deltagelsesniveauer, selveffektivitet og selvværd. Med sine ubestridelige fordele i tankerne stiller brugen af ​​AAC store krav til WM. For at udtrykke ønsker og behov er disse børn for eksempel nødt til at huske symbolet på interesse, mens du navigerer gennem en række symboler, som ikke alle er samtidig til stede, husker den mest effektive sti, hæmmer mulige distraktioner og til sidst lokaliserer og vælger målsymbolet. Brugen af ​​AAC -systemer kan være en reel udfordring for børn med lav WM -kapacitet, hvilket sandsynligvis fører til teknologi -ophør og tab af muligheder og fordele. Mennesker med CP viser også lavere kvalitet af øjenbevægelser sammenlignet med TD-mennesker, men øjenbevægelsesnøjagtighed kan forbedres gennem intensiv øjensporingstræning. Derudover er øjensporingsmetoder tidligere blevet anvendt til med succes at indeksere WM, en metode, der endnu ikke er undersøgt hos mennesker med CP, men kan have vigtige kliniske implikationer.

Computeriseret WM-træning fremkom som en ny, ikke-invasiv behandlingsmulighed med stort potentiale til at øge WM-kapaciteten og den samlede kognitive funktion. EF -aktiekapacitetsbegrænsninger og har overlappende neurale systemer, hvilket forklarer den generaliserede effekt af WM -træning til andre kognitive funktioner. En nylig systematisk gennemgang syntetiserede det eksisterende bevis for kognitive interventioner i CP, der blandt andet fremhævede den lave kvalitet af eksisterende beviser i WM -træningsprogrammer og behovet for fremtidige, mere robuste studier i CP. Tidligere forskning i kognitive interventioner (generelt) spænder fra aktivitetsinterventioner for at øge kognitive evner (dvs. Klatring, dans, hippoterapi) til specifikke træningsprogrammer, såsom Mi-Yoga Mindfulness-Based Movement Program, Move-It-to-Improve-IT (MITII) og COGMED WM Training (CWMT). På grund af de alvorlige motoriske svækkelser er målgruppen for svær CP (GMFCS-niveauer IV-V) ikke i stand til at udføre aktivitetsinterventioner ved klatring, dans, hippoterapi. Desuden er de ikke i stand til at udføre de bevægelsesbaserede programmer, såsom Mi-Yoga og MITII, hvor de forlader CWMT-programmet som det mest gennemførlige træningsprogram for børn og unge med svær CP, der kan få adgang til deres computere ved hjælp af øjensporende enheder. Andre edb -interventionsuddannelsesprogrammer inkluderer SMART (i de udviklende faser, ikke specifikke for WM -træning og derved ikke nyttige til at opfylde projektets mål) og Neuronup (https://www.neuronup.com/; Ikke specifikt for WM -træning, men snarere af udøvende funktioner generelt), som der i øjeblikket kun er en offentliggjort undersøgelsesprotokol for en RCT i mild CP, men forfatterne har endnu ikke offentliggjort nogen resultater, så der er ingen beviser til at støtte dens anvendelse til at øge kognitive evner generelt og af WM specifikt.

CWMT er i øjeblikket den mest anvendte træningssoftware med de mest empiriske beviser, der er tilgængelige for dens effektivitet i forskellige populationer. Selve softwaren er afhængig af adaptiv træning ved hjælp af algoritmer, det vil sige vanskeligheden ved WM -opgaverne, holdes konstant på det højeste for at udfordre WM -kapacitet, men stadig passer til hver brugers evner. WM -træning er stærkt påvirket af teorien om neuroplasticitet, der er afhængig af gentagen og skræddersyet træning, og dermed den adaptive algoritme. Neuroplasticitetsændringer er rapporteret efter i forskellige populationer såvel som hos for tidlige børn (inklusive få deltagere med CP). På trods af omfattende forskning, der bruger CWMT, er den generelle konklusion, at den øgede WM-kapacitet som et resultat af træningen gentagne gange har vist næroverføringseffekter, men ikke-overtrædelse af langt overførsel og tilbageholdelseseffekter, sidstnævnte i vid udstrækning er afhængig af alder, befolkning, træningstype og varighed. CWMT er den bedste WM -træningssoftware, der skal bruges i dette projekt af forskellige grunde: (1) det er designet specifikt til at øge WM -kapaciteten, hvilket ikke er tilfældet for de andre edb -træningsprogrammer, der sigter mod at forbedre udøvende funktioner generelt (inklusive kognitiv fleksibilitet, opmærksomhed osv.); Dette er et kritisk punkt at betragte som hovedmålet med dette projekt er at vurdere eventuelle ændringer primært i WM -kapacitet, og derefter, hvis der overføres nogen færdigheder til de andre udøvende funktioner; (2) CWMT -program har væsentligt mere bevis for sin positive indflydelse på WM -kapacitet, der er undersøgt i undersøgelser af høj kvalitet, (3) træning er struktureret med 25 sessioner i alt, og opgaver inden for hver session er tilpasset deltagerens evner, der tilbyder en målrettet og tilpasset træningsoplevelse, der er afgørende givet heterogeniteten, der kendetegner CP som en diagnose; (4) CWMT-sessioner kan udføres ved hjælp af øjensporende enheder, hvilket er kritisk for målgruppen for børn og unge med svær CP.

Effektiviteten af ​​WM -træning i CP forbliver stort set uudforsket. Til forskere-viden rapporterede den eneste undersøgelse, der brugte CWMT (som et træningsprogram med de mest empiriske beviser til dato for at forbedre WM-kapaciteten) hos børn med spastiske CP, betydelige forbedringer efter træning i både næsten overførsels- og fjernoverførselsfærdigheder, herunder i visuo-rumlige færdigheder, inhibering og fonologisk behandling. To undersøgelser, der anvender CWMT i ekstremt lavt og meget lavt fødselsvægtbørn (hver undersøgelse, omfattede to deltagere med CP) rapporterede også både næsten og fjernoverførselseffekter, tilbageholdt ved 6-måneders opfølgning. Selvom disse undersøgelser med lovende resultater udelukkede børn med CP med alvorlige motoriske svækkelser, hvilket efterlod et hul i viden om betydning for at blive udforsket.