Kognitives Training bei Kindern mit ASD

1. EINLEITUNG Die Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine schwere neurologische Entwicklungsstörung, die durch Defizite sozialer und kommunikativer Fähigkeiten, eingeschränkte Interessen, Aktivitäten und/oder sich wiederholende Verhaltensweisen gekennzeichnet ist und typischerweise in der frühen Kindheit beobachtet wird. Die Prävalenz von ASD beträgt etwa 1 von 68 Kindern und es handelt sich um die am schnellsten wachsende Entwicklungsstörung. Die Kosten für die Diagnose und Behandlung von ASD werden auf etwa 236 bis 262 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt.

Unter Plastizität versteht man allgemein die Anfälligkeit eines Organismus für Veränderungen. Das menschliche Gehirn weist eine unglaubliche plastische Kapazität auf. Mehrere neuronale Netzwerke können dieselbe kognitive Funktion (eine geistige Fähigkeit) aufrechterhalten, wobei unterschiedliche Systeme dieselbe Funktion bei verschiedenen Individuen unterstützen. Diese „viele-zu-eins“-Struktur-Funktions-Beziehung ist eine Form der Plastizität. Die Untersuchung neuronaler Netze, die für einen kognitiven Prozess bei verschiedenen Personen verantwortlich sind, kann Aufschluss über die plastische Kapazität dieses Prozesses geben.

Im Mittelpunkt des kognitiven Trainings steht der Begriff der Plastizität. Dabei handelt es sich um die wiederholte Ausübung eines bestimmten kognitiven Prozesses (oder mehrerer Prozesse) über mehrere Wochen. Danach werden Leistungssteigerungen bei der trainierten Aufgabe sowie bei verschiedenen untrainierten Aufgaben erwartet, die direkt oder indirekt den/die angestrebten kognitiven Prozesse betreffen. Die Verallgemeinerung von Leistungssteigerungen auf untrainierte Aufgaben wird als „Transfer“ bezeichnet und ist für die Wirksamkeit des Trainings von entscheidender Bedeutung. Kognitives Training wird eingesetzt, um Defizite bei Erwachsenen mit Schlaganfall, Multipler Sklerose, Schizophrenie, Kindern mit Arbeitsgedächtnisdefiziten, Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und gesunden Vorschulkindern zu beheben sowie die kognitive Leistungsfähigkeit gesunder junger Menschen zu verbessern Erwachsene und gesunde ältere Erwachsene. Dennoch wurde den Vorteilen dieser Intervention für Kinder mit ASD relativ wenig Beachtung geschenkt.

Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass gestörte Muster der kortikalen Entwicklung bei ASD zu dessen klinischer Manifestation führen können. Insbesondere haben frühere Berichte ein Muster einer verringerten kortikalen Fernkonnektivität und einer erhöhten lokalisierten funktionellen Konnektivität bei ASD gezeigt. Dieses Muster wurde kürzlich mithilfe äußerst strenger bildgebender Analysemethoden verifiziert. Diese veränderte funktionale Konnektivität kann besonders störend für kognitive Funktionen sein, die eine integrative Informationsverarbeitung erfordern, wie z. B. exekutive Funktionen (kognitive Funktionen höherer Ordnung, die andere kognitive Prozesse steuern, z. B. Bewusste Kontrolle von Gedanken und Handlungen), Theorie des Geistes, Gesichtsverarbeitung, Sprache und Kommunikation, die alle bereits zuvor als beeinträchtigte Prozesse bei ASD nachgewiesen wurden.

Darüber hinaus wird bei etwa 50–70 % der Kinder mit ASS eine geistige Behinderung diagnostiziert, die sich in kognitiven Beeinträchtigungen äußert. Es hat sich gezeigt, dass eine geistige Behinderung bei Kindern mit Autismus-Spektrum-Störung das Risiko einer „geringen Funktionsfähigkeit“ im Laufe des Lebens und das Risiko erhöht, schwerwiegendere Symptome zu entwickeln. Es hat sich gezeigt, dass kognitives Training die exekutiven Funktionen verbessert, die der intellektuellen Leistungsfähigkeit zugrunde liegen, wie etwa das Arbeitsgedächtnis, die flüssige Intelligenz, die exekutive Aufmerksamkeit sowie akademische Leistungen. Kognitives Training in einem frühen Alter kann die Prozesse stärken, die für die intellektuelle Leistungsfähigkeit wichtig sind, und somit den klinischen Verlauf von ASD verbessern.

Obwohl diese neueren ASD-Theorien auf Defizite exekutiver Funktionen hinweisen, fehlt in diesem Bereich derzeit eine evidenzbasierte Intervention, die Defizite exekutiver Funktionen direkt angeht. Die bestehenden Interventionen für ASD (hauptsächlich zur Entwicklung von Verhaltenskompetenzen) sind komplex in der Verwaltung und erfordern hochqualifiziertes Personal. Infolgedessen haben diese Ansätze eine extrem hohe Anforderung an Kliniken und Ärzte gestellt, die lange Wartelisten erstellen. Für viele Familien und Schulen sind diese Ansätze nur schwer zugänglich. Die auffälligste und konsequenteste Einschränkung der bestehenden Interventionen ist der offensichtliche Mangel an Transfer erlernter Fähigkeiten auf andere Bedingungen und Kontexte. Das bedeutet, dass neu erlernte Verhaltensweisen auf den spezifischen Kontext beschränkt sind, in dem sie trainiert werden. Die Verallgemeinerung auf andere Aufgaben und Kontexte ist eine besondere Stärke des kognitiven Trainings. Dieser Ansatz kann zu Hause über einen PC verwendet werden, der eine bessere Zugänglichkeit bietet, und er kann in Verbindung mit der Entwicklung von Verhaltensfähigkeiten verwendet werden, um die Lernbereitschaft des Kindes zu verbessern. Daher könnte kognitives Training das Potenzial haben, vielversprechende Ergebnisse in den Bereichen zu liefern, in denen die bestehenden Behandlungen an ihre Grenzen stoßen.

Das vorliegende Projekt beabsichtigt, zunächst ein softwarebasiertes kognitives Trainingsprogramm zu entwickeln, das auf die kognitiven Bedürfnisse von Kindern mit ASD (Cognitive Assessment and Video-Game Intervention Solutions, CAVINS) zugeschnitten ist (Phase 1) und anschließend die Wirksamkeit des Programms durch klinische Studien und Bildgebung zu untersuchen Gehirn (Klinische Studien und Bildgebungsphasen). Die Bildgebungskomponente bietet die Möglichkeit, mehr über das neuronale Gerüst einiger der gezielten kognitiven Prozesse sowie über trainingsbedingte Veränderungen in jedem Prozess zu erfahren. Diese Intervention zielt auf mehrere mit ASD verbundene Funktionen ab, wie z. B. die Fähigkeit, die Aufmerksamkeit auf einen anderen Aspekt der Aufgabe zu lenken, hemmende Kontrolle, Arbeitsgedächtnis, Planung, Argumentation, selektive Aufmerksamkeit und Gesichtsverarbeitung. Während der Bildgebungsphase werden die Forscher als ersten Schritt die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) verwenden, um trainingsbedingte Veränderungen im Gehirn zu identifizieren, die mit Satzverschiebungen und Reaktionshemmung verbunden sind.

Die Hemmung einer Reaktion besteht aus zwei unterschiedlichen Formen: der Zurückhaltung einer Reaktion und der Aufhebung einer Reaktion. Das Verhindern der Einleitung einer Reaktion kennzeichnet den Zurückhaltungsprozess, wohingegen die Beendigung einer bereits eingeleiteten Reaktion den Aufhebungsprozess darstellt. Darüber hinaus stellt die Fähigkeit, das Verhalten nach einer fehlerhaften Reaktion zu überwachen, zu erkennen und anzupassen, eine Fehlerverarbeitung dar und ist ein inhärenter Bestandteil der Reaktionshemmung. Es wird vermutet, dass Schwierigkeiten bei der Reaktionshemmung für das stereotype und repetitive Verhalten verantwortlich sind, das bei ASS beobachtet wird, was die Leistung der „Theory of Mind“ bei Vorschulkindern vorhersagt und mit einer veränderten Konnektivität zwischen dem frontalen Kortex und den striatalen und parietalen Regionen sowie dem Volumen verbunden ist Unterschiede und veränderte Entwicklung des Striatums. In ähnlicher Weise ist eine geringere Genauigkeit bei Satzverschiebungsaufgaben mit einer verminderten Aktivierung im frontalen, striatalen und parietalen Kortex verbunden und wird vermutlich für die bei ASD beobachtete geistige Inflexibilität, eingeschränkte und repetitive Verhaltensweisen verantwortlich gemacht.

Mehrere Bildgebungsstudien haben Veränderungen im zugrunde liegenden neuronalen Netzwerk nach Abschluss des kognitiven Trainings bei gesunden Erwachsenen gezeigt. Allerdings gibt es nur sehr wenige vergleichbare Studien an Kindern. Derzeit gibt es keine Studien, die trainingsbedingte Veränderungen im Gehirn von Kindern mit ASD untersucht haben. Die Ergebnisse des vorliegenden Projekts werden die Vorteile des kognitiven Trainings bei ASD aufzeigen, die Verallgemeinerung und Beständigkeit potenzieller Vorteile aufzeigen, mit dem Training verbundene biologische Veränderungen identifizieren und dringend benötigte Einblicke in die Plastizität der Systeme liefern, die zwei mit ASD verbundene kognitive Funktionen unterstützen.