Aceleración del aprendizaje motor en pediatría (AMPED)

Antecedentes y justificación: la plasticidad puede mejorar en el cerebro en desarrollo, pero los mecanismos no se conocen bien. Las tecnologías de estimulación cerebral como la estimulación transcraneal de corriente continua (tDCS) modulan la excitabilidad y plasticidad de la corteza motora. Los estudios realizados por nuestro grupo y otros sugieren que los ensayos de neuromodulación con tDCS son seguros y factibles en niños. Recientemente, los investigadores demostraron que la tDCS convencional puede mejorar el aprendizaje motor en niños sanos. Además, los avances recientes en tDCS de alta definición (HD-tDCS) han presentado una oportunidad para estimular focalmente regiones del cerebro. HD-tDCS no se ha investigado hasta la fecha en niños.

Establecer una capacidad de tDCS para mejorar el aprendizaje motor tiene implicaciones terapéuticas para los niños con discapacidades motoras. El accidente cerebrovascular perinatal es la principal causa de parálisis cerebral hemiparética y la mayoría de los sobrevivientes sufren una discapacidad física de por vida. Los modelos emergentes de nuestro laboratorio y otros han definido objetivos terapéuticos centrales mediante los cuales la estimulación cerebral puede mejorar el aprendizaje y la función motora. Comprender los efectos de tDCS en el aprendizaje motor y sus cambios subyacentes dentro del cerebro es esencial para avanzar en tales intervenciones.

Pregunta y objetivos de investigación: aquí los investigadores proponen caracterizar los efectos de tDCS en el aprendizaje motor en niños sanos. El objetivo principal de este estudio es determinar los cambios en la adquisición de la habilidad motora, cuando el entrenamiento se combina con tDCS anódico convencional, HD-tDCS o tDCS simulado. Múltiples objetivos secundarios describirán los cambios bioquímicos y sensoriomotores en el cerebro que tienen lugar durante el aprendizaje motor junto con tDCS. Los objetivos secundarios también evaluarán la seguridad de HD-tDCS en niños sanos.

Ética: Este estudio ha sido aprobado por la Junta de Ética de Investigación de la Universidad de Calgary.

Diseño: Ensayo aleatorizado, doble ciego, controlado con simulación para evaluar la capacidad de tDCS y HD-tDCS para mejorar el aprendizaje motor.

Métodos: Los niños serán reclutados a través del Programa de Investigación Clínica de Bebés y Niños Saludables.

La tarea de entrenamiento consistirá en realizar el Purdue Pegboard Test (PPTL) con la mano izquierda. Esta simple tarea de aprendizaje motor es una tarea bien validada para el aprendizaje motor complejo y funcionalmente relevante. El PPTL ha demostrado una buena sensibilidad al cambio en estudios de aprendizaje motor sanos y enfermos en adultos y niños en edad escolar. El PPTL se realizará durante cinco días consecutivos para monitorear el aprendizaje motor.

Los niños asistirán al laboratorio de estimulación cerebral no invasiva del Alberta Children's Hospital. Los sujetos serán asignados al azar a uno de los tres grupos de estimulación (tDCS simulado, tDCS anódica convencional, HD-tDCS). Se realizarán medidas de referencia, que incluyen: neuroimagen de resonancia magnética (imágenes anatómicas, neuroimagen funcional y espectroscopia de resonancia magnética), neurofisiología de estimulación magnética transcraneal (mapeo motor de la corteza motora izquierda y derecha), cambios funcionales sensoriomotores evaluados utilizando el Instrumento Kinesiológico para Normal y Movimientos de Alcance Alterados (KINARM; emparejamiento de posicionamiento del brazo, cinestesia, alcance guiado visualmente y tarea de golpe de objeto), cambios en la función motora (PPT, Jebsen-Taylor Test, Serial Reaction Time Task) y medidas de discriminación sensorial (discriminación de amplitud, juicio de orden temporal , tarea de juicio de orden temporal, tarea de discriminación de duración, discriminación de duración con confusión y tarea de adaptación de sitio único.

Siguiendo las medidas de referencia, los sujetos estarán sentados en una silla cómoda con la prueba PPTL frente a ellos en una mesa. Al participante asignado al azar a tDCS ánodo simulado o convencional se le colocarán dos electrodos de 25 cm2 (ánodo sobre la corteza motora primaria derecha, cátodo sobre el área supraorbitaria contralateral) o una gorra de EEG que contiene cuatro electrodos circulares pequeños (HD-tDCS, 1 ánodo centrado sobre el corteza motora primaria derecha, 4 cátodos rodean el ánodo en forma de anillo). Se realizarán tres ensayos previos a la intervención del PPTL. A todos los sujetos se les aumentará el tDCS hasta 1 miliamperio durante 45 segundos. Después de 120 segundos, la corriente se reducirá a 0 miliamperios (tDCS falso) o continuará durante un total de 20 minutos. El PPTL se realizará 5, 10 y 15 minutos después del comienzo de la estimulación y después de que finalice la estimulación (3 repeticiones por punto de tiempo). Luego se completará un cuestionario de seguridad y tolerabilidad de tDCS.

El mismo tratamiento con tDCS, entrenamiento de PPTL y cuestionarios de seguridad y tolerabilidad se realizarán durante los próximos tres días consecutivos. El día 5 del estudio, los participantes volverán a repetir el entrenamiento PPTL junto con el tratamiento tDCS. Después del entrenamiento de tDCS y PPTL, se repetirán las medidas de neuroimagen de resonancia magnética, neurofisiología de estimulación magnética transcraneal, cambios funcionales sensoriomotores, cambios de función motora y discriminación sensorial para evaluar los cambios inducidos por el aprendizaje motor y tDCS.

Los participantes regresarán seis semanas después del entrenamiento, donde se repetirán las medidas de neuroimagen de resonancia magnética, neurofisiología de estimulación magnética transcraneal, cambios funcionales sensoriomotores, cambios en la función motora y discriminación sensorial para evaluar los cambios a largo plazo.

Análisis de datos: todas las variables de resultado se compararán entre los tres grupos de intervención (tDCS simulado, tDCS convencional, HD-tDCS) utilizando un ANOVA de medidas repetidas de dos vías con un análisis post-hoc apropiado. El ANOVA de medidas repetidas distinguirá la influencia de la intervención (tipo de estimulación) y el tiempo (línea de base, post-entrenamiento, 1 mes post-entrenamiento). Las correlaciones de Pearson se realizarán entre la medida de resultado primaria y las medidas de resultado secundarias. Se realizará un análisis estadístico secundario según se justifique.