Ein maschineller Lernansatz zur Vorhersage der tDCS-Behandlungsergebnisse von Jugendlichen mit Autismus-Spektrum-Störungen

Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch Kommunikationsstörungen, schlechte soziale Fähigkeiten und abweichendes Verhalten gekennzeichnet ist. Besonders schädlich sind das Vorhandensein von eingeschränkten und sich wiederholenden stereotypen Verhaltensweisen und unkontrollierbaren Wutausbrüchen über triviale Veränderungen in der Umgebung, die oft emotionalen Stress für die Kinder, ihre Familien, Schulen und Nachbarschaftsgemeinschaften verursachen.

Grundlegend für diese kognitiven und Verhaltensprobleme ist die gestörte kortikale Konnektivität und die daraus resultierende exekutive Dysfunktion, die die Verwendung effektiver Strategien zur kontextübergreifenden Integration von Informationen untermauert. Gehirnkonnektivitätsprobleme beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der Informationen durch das Gehirn wandern. Eine langsame Verarbeitungsgeschwindigkeit bezieht sich auf eine reduzierte Fähigkeit der Exekutivfunktion, Gedanken und Handlungen automatisch abzurufen und zu formulieren, mit dem Ergebnis, dass autistische Kinder mit schlechter Verarbeitungsgeschwindigkeit große Schwierigkeiten haben, Beziehungen über mehrere Erfahrungen hinweg zu lernen oder wahrzunehmen. Folglich kompensieren diese Kinder die beeinträchtigte Fähigkeit, Informationen aus der Umgebung zu integrieren, indem sie sich visuelle Details oder einzelne Regeln aus jeder Situation merken. Dies erklärt, warum Kinder mit Autismus dazu neigen, Routinen bis ins kleinste Detail zu befolgen und sich über scheinbar triviale Veränderungen in der Umgebung sehr bekümmert fühlen.

Bis heute gibt es kein bekanntes Heilmittel für ASD, und die Störung bleibt eine stark behindernde Erkrankung. Kürzlich hat sich eine nicht-invasive Hirnstimulationstechnik, die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS), als vielversprechendes potenziell wirksames und kostengünstiges Instrument zur Verringerung von Kernsymptomen wie Angst, Aggression, Impulsivität und Unaufmerksamkeit bei Patienten mit Autismus erwiesen. Es hat sich gezeigt, dass diese Technik das Verhalten modifiziert, indem sie Änderungen in der kortikalen Erregbarkeit induziert und die Konnektivität zwischen den Zielhirnbereichen verbessert. Allerdings sprechen nicht alle ASD-Patienten auf diese Intervention auf die gleiche Weise an, und die Vorhersage der Auswirkungen von tDCS auf das Verhalten bei Patienten mit ASD bleibt eine klinische Herausforderung. Diese vorgeschlagene Studie zielt daher darauf ab, diese Herausforderungen anzugehen, indem festgestellt wird, ob EEG im Ruhezustand und klinische Daten zu Studienbeginn verwendet werden können, um Responder von Non-Respondern auf die tDCS-Behandlung zu unterscheiden. Die Ergebnisse der Studie werden neue Leitlinien für die Gestaltung von Interventionsprogrammen für Personen mit ASD liefern.