Cykelinterventioners indflydelse på kognition hos børn med autisme (Cycling&Autism)

BAGGGRUND Eksekutive funktioner (EF) – planlægning, kognitiv fleksibilitet, arbejdshukommelse og inhibition – var markant nedsat ved autisme-spektrumforstyrrelse (ASD). Et pilot-RCT fra 2021 af det samme team (Med Sci Sports Exerc 2021;53:1417-24) viste, at kun børn, der lærte at køre på en rigtig cykel (n=24), forbedrede EF; stationær cykling gjorde ikke. Den kognitive gevinst stammer derfor fra færdighedsanskaffelse, ikke alene aerob fitness.

HYPOTESE

Forbedringer blev drevet af to mekanismer rekrutteret under rigtig-cykel-læring:

(A) dynamisk balance (vestibulær/proprioceptiv belastning) (B) rumlig opdatering under selvproduceret translation gennem rummet

STUDIEDESIGN Dette studie var en fire-armet randomiseret kontrolleret forsøg (RCT) med lige allokering til tre interventionsgrupper – læring at cykle (LTB), cykeltrædemølle (BT), cykling med støttehjul (TW) – og en aktiv kontrolgruppe (stationær cykling, SC). Vurderinger blev udført ved baseline (T1), midt i interventionen (T2, en uge) og efter interventionen (T3, 2 uger) for at evaluere eksekutive funktioner (EF), BDNF og HRV.

Dataindsamling Hver deltager blev bedt om at udføre et sæt neuropsykologiske vurderinger, hvor forskellige EF-komponenter blev registreret. Hver vurdering varede 15 minutter efterfulgt af en 5-minutters pause for at forhindre kognitiv træthed hos deltagerne. De neuropsykologiske vurderinger blev udført en time før starten af den første træningsintervention (T1: baseline), den 4. intervention (T2: midt i interventionen) og den sidste træningsintervention (T3: efter interventionen). Midt-vurderingen giver værdifuld information om, hvor meget af variationen i EF, der tilskrives variation i HRV-optegnelser. HRV-vurderingen blev udført 10 minutter efter afslutningen af den første (T1), 4. (T2) og sidste (T3) intervention ved brug af Garmin Venu 2S ur, et håndledsbaseret apparat valideret til korttids HRV-optegnelser. I løbet af en 5-minutters siddehvileperiode i et stille miljø blev deltagerne bedt om at udføre en on-demand Health Snapshot-test (2-minutter) for at fange parasympatisk restitution efter træning. For at sikre komfort og datakvalitet blev børn instrueret i kun at bære Garmin Venu 2 uret under hvileperioden og blev bedt om at forblive i ro og trække vejret naturligt. Garmin Venu 2's Elevate V4 optiske puls sensor registrerede inter-beat interval data, som blev behandlet af Garmin Connect appen for at beregne RMSSD. Disse procedurer var standardiserede på tværs af grupper for at minimere variabilitet på grund af miljømæssige eller proceduremæssige faktorer. Samtidig blev urinprøver fra deltagerne indsamlet i 120 ml sterile kopper ved T1, T2 og T3. Ved afslutning blev prøverne prompte transporteret fra deltagernes hjem til laboratoriet på Afdelingen for Klinisk Kemi, beliggende på Princes Wales Hospital.

DELTAGERE 62 deltagere med mild til moderat ASD, i alderen 8-12 år, blev rekrutteret fra en specialskole for intellektuelle handicap, Chinese YMCA of Hong Kong og et cykelselskab i Hong Kong med eksisterende forskningsforbindelser til studieteamet. Inklusionskriterier var: (1) ASD-diagnose ifølge DSM-5 og ADOS-2; (2) ikke-verbal IQ >40 (Wechsler Intelligence Scale for Children revideret i Kina); (3) evne til at følge instruktioner og udføre interventioner/vurderinger med assistance; (4) ingen yderligere regelmæssig fysisk aktivitet (udover skolens idræt) i 2 måneder forud; og (5) nybegynder til tohjuls cykling (<10 sekunders selvstændig cykling). Eksklusionskriterier inkluderede: (1) farveblindhed; (2) medicinske tilstande, der begrænser træning (f.eks. astma, anfald); (3) historie med hjerneskade eller komplekse neurologiske lidelser og (4) fedme [>95. percentil BMI]. Screening blev udført af en psykolog og en psykiatrisk læge, med forældrerapporterede autistiske træk vurderet via Social Responsiveness Scale, Second Edition (SRS-2). Efter screening blev seksoghalvtreds kvalificerede deltagere randomiseret til en af fire grupper ved brug af blokrandomisering (blokstørrelse = 4) for at sikre lige allokering. Ved afslutningen af studiet var deltagerantal pr. gruppe: LTB (n=13, 1 frafald ved T2), BT (n=12, 2 frafald ved T2), TW (n=14) og SC (n=12, 2 frafald ved T2).

INTERVENTIONER Alle interventioner varede i 2 uger, bestående af 8 sessioner (4 sessioner pr. uge, 45 minutter hver) i skolehaller/gymnastiksale, ledet af en kvalificeret cykeltræner (Hong Kong Cycling Association) assisteret af studenterhjælpere (1:1 personal-til-deltager forhold). Hver interventionssession bestod af en 10-minutters forberedelse og opvarmning, 30-minutters cykeltræning og 5-minutters afkøling. Træningsintensiteten blev overvåget ved at spørge deltagerne hvert 10. minut under træning om at angive deres vurdering af opfattet anstrengelse (målområde:3-5). Cykelafstand blev målt ved hastighedsmålere for ikke-stationære grupper (LTB, TW) for at sikre tilsvarende rumlig eksponering. Deltagerne blev positivt forstærket verbalt med komplimenter for deres indsats under interventionerne, og deres forbedringer blev visualiseret gennem grafer, der blev opbevaret i barnets soveværelse derhjemme (f.eks. liste over præstationer: afstand; i stand til at bruge et andet sæt hjul og i stand til selv at starte). For den stationære cyklinggruppe blev deltagerne forsynet med en graf over den kumulative samlede tid brugt på at cykle eller den tilsvarende afstand. Ud over LTB-gruppen blev alle deltagere i de andre grupper undervist i at cykle efter T3 for at anerkende deres bidrag i studiet.

Læring at Cykle (LTB): Deltagerne blev bedt om at køre på en normal cykel med støttehjul. Deltagerne blev derefter avanceret til en tohjuls cykel. For at holde deltagerne på læringskurven, i tilfælde af at deltagerne havde mestret cykelfærdigheden med succes før afslutningen af interventionsperioden, blev de bedt om at køre gennem en forhindringsbane, der blev progressivt sværere at navigere. Forhindringsbanen blev designet af en fokusgruppe, der bestod af fire idrætslærere fra deltagende skoler og en erfaren cykeltræner med mere end 5 års træningserfaring.

Cykeltrædemølle (BT): Deltagere i denne gruppe lærte først at køre på en normal cykel med dens baghjul og støttehjul på en rulle og forhjulet på holderstativet. Derefter blev de avanceret til at køre på tohjuls cyklen med dens baghjul på en rulle (uden støttehjul) og til sidst til den konventionelle tohjuls cykel på rullerne.

Cykling med Støttehjul (TW): Deltagere i denne gruppe blev bedt om at køre på en cykel med støttehjul gennem hele studiet. De kørte også gennem en forhindringsbane, efterhånden som de blev mere dygtige til at cykle.

Stationær Cykling (SC): Deltagere i denne gruppe blev bedt om at cykle på en stationær cykel, med fremskridt sporet via kumulative tid/afstand grafer.

STUDIESTATUS Rekruttering: 62/62 (afsluttet 30 jun 2023) Sidste deltagers sidste besøg: 30 jun 2023 Data låsning: 31 aug 2024 Primær manuskript vil blive indsendt til Autism Journal til gennemsyn.

SIKKERHED Der opstod ingen alvorlige uønskede hændelser; mindre skrammer (n=1) blev behandlet på stedet.

FINANSIERING & ETIK Finansieret af RGC General Research Fund 18616522 (HK$814.430). Godkendt af HREC-EdUHK 2021-2022-0397 (15 jun 2022).