Radfahrinterventionen zur kognitiven Entwicklung bei Kindern mit Autismus (Cycling&Autism)

HINTERGRUND Exekutive Funktionen (EF) – Planung, kognitive Flexibilität, Arbeitsgedächtnis und Inhibition – waren bei Autismus-Spektrum-Störung (ASS) deutlich beeinträchtigt. Eine Pilot-RCT-Studie desselben Teams aus dem Jahr 2021 (Med Sci Sports Exerc 2021;53:1417-24) zeigte, dass nur Kinder, die das Fahren auf einem richtigen Fahrrad lernten (n=24), ihre EF verbesserten; stationäres Radfahren hingegen nicht. Der kognitive Gewinn resultierte daher aus dem Erwerb der Fähigkeit, nicht allein aus der aeroben Fitness.

HYPOTHESE

Die Verbesserungen wurden durch zwei Mechanismen angetrieben, die während des Lernens auf dem echten Fahrrad aktiviert wurden:

(A) dynamisches Gleichgewicht (vestibuläre/propriozeptive Belastung) (B) räumliche Aktualisierung während der selbst erzeugten Bewegung durch den Raum

STUDIENDESIGN Diese Studie war eine vierarmige randomisierte kontrollierte Studie (RCT) mit gleicher Zuteilung zu drei Interventionsgruppen – Lernen des Fahrradfahrens (LTB), Fahrrad-Laufband (BT), Radfahren mit Stützrädern (TW) – und einer aktiven Kontrollgruppe (stationäres Radfahren, SC). Bewertungen wurden zu Studienbeginn (T1), während der Intervention (T2, eine Woche) und nach der Intervention (T3, 2 Wochen) durchgeführt, um exekutive Funktionen (EF), BDNF und HRV zu bewerten.

DATENERHEBUNG Jeder Teilnehmer wurde gebeten, eine Reihe neuropsychologischer Tests durchzuführen, bei denen verschiedene EF-Komponenten aufgezeichnet wurden. Jede Bewertung dauerte 15 Minuten, gefolgt von einer 5-minütigen Pause, um kognitive Ermüdung bei den Teilnehmern zu vermeiden. Die neuropsychologischen Bewertungen wurden eine Stunde vor Beginn der ersten Trainingsintervention (T1: Baseline), der 4. Intervention (T2: während der Intervention) und der letzten Trainingsintervention (T3: nach der Intervention) durchgeführt. Die Zwischenbewertung liefert wertvolle Informationen darüber, wie viel Varianz in EF durch Varianz in den HRV-Aufzeichnungen erklärt wird. Die HRV-Bewertung wurde 10 Minuten nach Ende der ersten (T1), 4. (T2) und letzten (T3) Interventionen mit der Garmin Venu 2S-Uhr durchgeführt, einem am Handgelenk getragenen Gerät, das für kurzfristige HRV-Aufzeichnungen validiert ist. Während einer 5-minütigen sitzenden Ruhephase in einer ruhigen Umgebung wurden die Teilnehmer gebeten, einen On-Demand-Health-Snapshot-Test (2 Minuten) durchzuführen, um die parasympathische Erholung nach dem Training zu erfassen. Um Komfort und Datenqualität zu gewährleisten, wurden die Kinder angewiesen, die Garmin-Venu-2-Uhr nur während der Ruhephase zu tragen und still zu sitzen und natürlich zu atmen. Der Elevate-V4-optische Herzfrequenzsensor der Garmin Venu 2 zeichnete Inter-Beat-Intervalldaten auf, die von der Garmin Connect-App verarbeitet wurden, um RMSSD zu berechnen. Diese Verfahren waren über alle Gruppen standardisiert, um Variabilität aufgrund von Umwelt- oder Verfahrensfaktoren zu minimieren. Gleichzeitig wurden Urinproben der Teilnehmer zu T1, T2 und T3 in 120-ml-sterilen Bechern gesammelt. Nach Abschluss wurden die Proben umgehend von den Wohnungen der Teilnehmer zum Labor der Abteilung für Chemische Pathologie am Princes Wales Hospital transportiert.

TEILNEHMER Zweiundsechzig Teilnehmer mit leichter bis mittelschwerer ASS im Alter von 8-12 Jahren wurden von einer Sonderschule für geistige Behinderungen, der Chinese YMCA of Hong Kong und einem Fahrradunternehmen in Hongkong mit bestehenden Forschungskontakten zum Studienteam rekrutiert. Einschlusskriterien waren: (1) ASS-Diagnose gemäß DSM-5 und ADOS-2; (2) non-verbaler IQ >40 (Wechsler-Intelligenztest für Kinder, überarbeitet in China); (3) Fähigkeit, Anweisungen zu befolgen und Interventionen/Bewertungen mit Unterstützung durchzuführen; (4) keine zusätzliche regelmäßige körperliche Aktivität (über den Schulsport hinaus) in den 2 Monaten zuvor; und (5) Anfänger im Zweiradfahren (<10 Sekunden eigenständiges Fahren). Ausschlusskriterien waren: (1) Farbenblindheit; (2) medizinische Zustände, die Bewegung einschränken (z.B. Asthma, Anfälle); (3) Vorgeschichte von Hirnverletzungen oder komplexen neurologischen Störungen und (4) Fettleibigkeit [>95. Perzentil BMI]. Das Screening wurde von einem Psychologen und einem psychiatrischen Arzt durchgeführt, wobei autistische Merkmale, über die Eltern berichteten, mittels der Social Responsiveness Scale, Second Edition (SRS-2) bewertet wurden. Nach dem Screening wurden sechsundfünfzig geeignete Teilnehmer mithilfe einer Blockrandomisierung (Blockgröße = 4) einer von vier Gruppen zugeteilt, um eine gleiche Zuteilung sicherzustellen. Nach Abschluss der Studie betrugen die Teilnehmerzahlen pro Gruppe: LTB (n=13, 1 Abbrecher bei T2), BT (n=12, 2 Abbrecher bei T2), TW (n=14) und SC (n=12, 2 Abbrecher bei T2).

INTERVENTIONEN Alle Interventionen dauerten 2 Wochen und umfassten 8 Sitzungen (4 Sitzungen pro Woche, jeweils 45 Minuten) in Schulturnhallen/Sporthallen, geleitet von einem qualifizierten Fahrradtrainer (Hong Kong Cycling Association) unterstützt von studentischen Helfern (Betreuungsschlüssel 1:1). Jede Interventionssitzung bestand aus einer 10-minütigen Vorbereitung und Aufwärmphase, 30-minütigem Fahrradtraining und 5-minütiger Abklingphase. Die Trainingsintensität wurde überwacht, indem die Teilnehmer alle 10 Minuten während des Trainings gebeten wurden, ihre empfundene Anstrengung anzugeben (Zielbereich:3-5). Die Fahrradstrecke wurde für die nicht-stationären Gruppen (LTB, TW) mit Tachometern gemessen, um eine gleichwertige räumliche Exposition sicherzustellen. Die Teilnehmer wurden während der Interventionen verbal positiv durch Komplimente für ihre Bemühungen verstärkt, und ihre Fortschritte wurden durch Diagramme visualisiert, die im Kinderzimmer zu Hause aufbewahrt wurden (z.B. Liste der Erfolge: Strecke; Fähigkeit, ein anderes Radsatz zu nutzen und selbstständig loszufahren). Für die stationäre Fahrradgruppe erhielten die Teilnehmer ein Diagramm der kumulativen Gesamtzeit oder der äquivalenten Strecke. Abgesehen von der LTB-Gruppe wurden allen Teilnehmern der anderen Gruppen nach T3 beigebracht, wie man Fahrrad fährt, um ihren Beitrag zur Studie anzuerkennen.

Lernen des Fahrradfahrens (LTB): Die Teilnehmer wurden gebeten, auf einem normalen Fahrrad mit Stützrädern zu fahren. Anschließend wechselten sie zu einem Zweirad. Um die Teilnehmer auf der Lernkurve zu halten, falls sie die Fahrradfähigkeit vor Ende der Interventionsperiode erfolgreich beherrschten, wurden sie gebeten, einen Hindernisparcours zu durchfahren, der zunehmend schwieriger zu navigieren WAR. Der Hindernisparcours wurde von einer Fokusgruppe entworfen, die aus vier Sportlehrern der teilnehmenden Schulen und einem erfahrenen Fahrradtrainer mit mehr als 5 Jahren Coaching-Erfahrung bestand.

Fahrrad-Laufband (BT): Teilnehmer in dieser Gruppe lernten zunächst, wie man auf einem normalen Fahrrad mit seinem Hinterrad und Stützrädern auf einer Rolle und dem Vorderrad auf einem Halter fährt. Dann wechselten sie zum Fahren auf dem Zweirad mit seinem Hinterrad auf einer Rolle (ohne Stützräder) und schließlich zum konventionellen Zweirad auf den Rollen.

Radfahren mit Stützrädern (TW): Teilnehmer in dieser Gruppe wurden gebeten, während der gesamten Studie ein Fahrrad mit Stützrädern zu fahren. Sie fuhren auch durch einen Hindernisparcours, als sie im Fahren versierter wurden.

Stationäres Radfahren (SC): Teilnehmer in dieser Gruppe wurden gebeten, auf einem stationären Fahrrad zu fahren, wobei der Fortschritt über kumulative Zeit-/Streckendiagramme verfolgt wurde.

STUDIENSTATUS Rekrutierung: 62/62 (abgeschlossen am 30. Juni 2023) Letzter Besuch des letzten Teilnehmers: 30. Juni 2023 Datenabschluss: 31. August 2024 Das Hauptmanuskript wird zur Begutachtung bei Autism Journal eingereicht.

SICHERHEIT Es traten keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse auf; leichte Abschürfungen (n=1) wurden vor Ort behandelt.

FINANZIERUNG & ETHIK Gefördert durch RGC General Research Fund 18616522 (HK$814.430). Genehmigt durch HREC-EdUHK 2021-2022-0397 (15. Juni 2022).