tDCS y aprendizaje motor en niños con DCD

La estimulación transcraneal de corriente continua (tDCS) es una de las técnicas de estimulación cerebral no invasiva más comunes, pero las aplicaciones en poblaciones pediátricas están relativamente inexploradas. tDCS aplica una corriente eléctrica débil sobre el cuero cabelludo para modular la excitabilidad cortical. La estimulación anódica excita la región cerebral estimulada. La tDCS anódica aplicada a la corteza motora contralateral a la mano entrenada mejora el aprendizaje motor en sesiones de entrenamiento de uno o varios días (Reis 2009). tDCS ha mostrado efectos prometedores en el cerebro en desarrollo, incluido el potencial para mejorar las habilidades motoras que luego pueden transferirse a otras habilidades no entrenadas en niños con un desarrollo típico (Ciechanski 2017). La tDCS es segura y tolerable y una técnica factible con solo efectos adversos leves a corto plazo (p. ej., enrojecimiento, hormigueo, picazón y sensación de ardor) en niños. Los efectos adversos generalmente ocurren en los sitios de los electrodos y desaparecen unos minutos después de que comienza la estimulación (Krishnan 2015).

En combinación con intervenciones motoras, la tDCS puede mejorar el rendimiento motor en adultos (Reis 2009, 2011) y niños (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). Actualmente se utiliza en combinación con otros tratamientos (p. ej., terapia conductual y neurorrehabilitación) en niños y adolescentes con trastornos del neurodesarrollo (Muszkat 2016), incluido el trastorno del espectro autista (Amatachaya 2014) y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) (Bandeira 2016), así como trastornos motores como la Parálisis Cerebral (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). Sin embargo, el efecto de tDCS en el aprendizaje motor de habilidades en niños con Trastorno de Coordinación del Desarrollo (DCD) está en gran parte inexplorado.

DCD es un trastorno motor crónico de etiología desconocida que afecta al 5-6% de los niños en edad escolar en Canadá (APA, 2013). DCD interfiere con el rendimiento académico de los niños y limita su capacidad para participar en las actividades diarias (por ejemplo, imprimir, vestirse, atarse los zapatos, andar en bicicleta, usar cubiertos), así como actividades vocacionales, ocio y juego (APA, 2013) .15 Posteriormente, los niños pueden desarrollar dificultades psicosociales, como baja autoestima, depresión, ansiedad, soledad, problemas con los compañeros y poca participación en actividades físicas y sociales (Zwicker 2013). La DCD es una afección de por vida y el 75 % de los niños con DCD seguirán experimentando dificultades motrices cuando sean adultos si no reciben el tratamiento adecuado (Kirby 2014). Hasta la mitad de los niños con DCD también tienen TDAH concurrente (Piek 1999).

Varias regiones del cerebro se han implicado en la DCD, incluidos el cerebelo, los ganglios basales, el lóbulo parietal y partes del lóbulo frontal (p. ej., la corteza prefrontal dorsolateral o DLPFC) (Biotteau 2016). La corteza motora primaria (M1) se encuentra en la parte dorsal del lóbulo frontal y está conectada funcionalmente con otras áreas motoras. Sin embargo, la conectividad funcional entre M1 y las regiones del cerebro involucradas en el funcionamiento motor y el procesamiento sensoriomotor, como el cuerpo estriado y la circunvolución angular, puede disminuir en los niños con DCD (McLeod 2014). Dirigirse a regiones cerebrales tan específicas en la rehabilitación podría ser efectivo para mejorar los resultados motores de los niños afectados.

Actualmente, las intervenciones más beneficiosas para mejorar el rendimiento motor de los niños con DCD son los enfoques orientados a tareas que se centran en el aprendizaje de una tarea particular en lugar de las funciones corporales necesarias para realizar una tarea (Smits-Engelsman 2013). Suelen utilizarse varios enfoques orientados a tareas para tratar a los niños con DCD (Niemeijer 2007; Polatajko 2001). Los investigadores creen que la estimulación cerebral puede mejorar el aprendizaje motor y el efecto de los enfoques orientados a tareas en niños con DCD. Para comprender mejor la tDCS como tratamiento para niños con DCD, como primer paso, es fundamental investigar si la tDCS puede mejorar el aprendizaje de habilidades motoras en esta población. Por lo tanto, el objetivo de los investigadores es realizar un ensayo de intervención aleatorizado, ciego y controlado con simulación de tDCS anódico sobre M1 combinado con una tarea de aprendizaje motor para evaluar su eficacia en el aprendizaje de habilidades motoras en niños con DCD. Este es un estudio piloto para determinar un tamaño de muestra para un estudio más grande.

OBJETIVOS E HIPÓTESIS

Objetivo 1: Determinar si la estimulación de corriente continua transcraneal (tDCS) mejora el aprendizaje motor en niños con DCD.

Hipótesis 1: En comparación con los niños del grupo simulado, los niños del grupo de estimulación mostrarán mejores resultados funcionales y un aprendizaje motor más rápido en cada sesión (aprendizaje en línea) y después de 3 sesiones.

Objetivo 2: determinar la longevidad de los efectos de tDCS en el aprendizaje motor en niños con DCD.

Hipótesis 2: Los niños del grupo de estimulación mantendrán su aprendizaje motor después de 6 semanas en comparación con el grupo de simulación.

METODOLOGÍA

Diseño del estudio: este estudio es un ensayo aleatorizado, con control simulado y doble ciego. Los participantes serán asignados aleatoriamente a estimulación activa o simulada.

Participantes: los niños serán reclutados de cohortes establecidas de niños con DCD que fueron evaluados en el BC Children's Hospital o el Sunny Hill Health Center for Children (Vancouver, BC) y que cumplen con los criterios de diagnóstico del DSM-5 (American Psychiatric Association, 2013).

Tamaño de la muestra: el tamaño de la muestra se calculó en base a un estudio aleatorizado diseñado con control simulado en niños con desarrollo típico que recibieron M1 A-tDCS o tDCS simulado durante 3 días consecutivos de entrenamiento con la prueba Purdue Pegboard Test.4 El cálculo del tamaño de la muestra sugirió que un total de 14 sujetos, 7 sujetos por grupo, tendrían un poder del 95 % para detectar mejoras en la prueba Purdue Pegboard Test (tamaño del efecto = 2,58) con un error de tipo 1 de 0,05.

Procedimiento: Después de la selección y el reclutamiento, los padres darán su consentimiento y los niños aceptarán participar en el estudio. Asignaremos aleatoriamente a los niños a grupos de estimulación activa o simulada; un estadístico aleatorizará a los participantes utilizando bloques secuenciales generados por computadora de 4 a 6. Los códigos de aleatorización se mantendrán en sobres opacos sellados hasta la inscripción en el estudio. Un estudiante de posgrado de investigación con capacitación en terapia ocupacional estará cegado a las tareas grupales y evaluará a los niños utilizando la prueba Purdue Pegboard (PPT; Tiffin 1968), la prueba Bruininks-Oseretsky de dominio motor-2 (BOT-2; Bruininks 2005) y Evaluación Herramienta de Caligrafía Infantil (ETCH; Amundson, 1995). Luego, los niños recibirán 3 días de tDCS durante 30 minutos cada día; Durante los primeros 10 minutos, los niños completarán el entrenamiento de prueba de tablero perforado de Purdue (para evaluar el aprendizaje de una tarea motora), seguido de 20 minutos de práctica de escritura a mano usando "Printing Like a Pro!" (Montgomery 2017), para evaluar el aprendizaje de un motor funcional. tarea). Un terapeuta ocupacional volverá a evaluar a los niños al final del último día de capacitación y nuevamente 6 semanas después.

Intervenciones

tDCS: la corriente continua se administrará mediante un estimulador eléctrico transcraneal aprobado por Health Canada (Soterix Medical Inc., Nueva York, EE. UU.) (Soterix Medical, 2016). Se aplicará estimulación en el cuero cabelludo a través de dos electrodos de esponja de 5×7 cm empapados en suero salino: activo y de referencia. Un sistema de casco simple, que incluye EASYpads y EASYstraps, mantendrá los electrodos en su lugar. En los grupos de estimulación activa y simulación, el ánodo (electrodo activo) se colocará sobre la corteza motora primaria izquierda con el cátodo (electrodo de referencia) sobre la frente derecha en el área supraorbitaria. Se utilizará el sistema internacional de electrodos de electroencefalografía 10/20 para localizar el M1 (Klem 1999). Se estimulará la corteza motora izquierda dominante porque los investigadores pretenden entrenar simultáneamente la mano dominante para una tarea de aprendizaje motor y una tarea funcional. La estimulación se aplicará a 1 mA durante 30 min. Un mA de estimulación anódica puede causar densidades de corriente cerebral en niños en promedio comparables a las densidades observadas en adultos expuestos a una corriente de 2 mA (Kessler 2013) y la excitabilidad posterior puede durar más de una hora (Moliadze 2015). Para grupos de estimulación activa, la corriente aumentará hasta 1 mA durante 45 a 60 s, se mantendrá durante 30 min y se reducirá a 0 mA durante 45 a 60 s. Para los grupos simulados, la estimulación aumentará y se mantendrá durante solo 60 s antes de que disminuya lentamente. Este procedimiento, llamado Fade-in-Short Stimulation-Fade out, ha demostrado su confiabilidad como una técnica simulada efectiva al lograr la misma tolerabilidad y sensación transitoria en el cuero cabelludo que la estimulación activa tanto en adultos (Ambrus 2012) como en niños (Ciechanski 2017). En caso de que ocurra cualquier "Evento adverso grave" (p. ej., quemadura de segundo grado del cuero cabelludo en el lugar de la almohadilla del electrodo o convulsiones clínicas) durante el curso del estudio, se suspenderá de inmediato.

Tarea de aprendizaje motor: durante tres días consecutivos, cada niño realizará cinco bloques de la prueba del tablero de clavijas de Purdue: un bloque antes, tres bloques durante y un bloque después de tDCS. Cada bloque consta de tres repeticiones de Purdue Pegboard Test con la mano derecha. Los niños tienen que colocar alfileres en un tablero perforado lo más rápido que puedan en 30 segundos. Tomará hasta 10 minutos de tiempo de estimulación cerebral.

Tarea motora funcional: después de la prueba Purdue Pegboard, cada niño recibirá una intervención cognitiva para las habilidades de impresión durante 20 minutos mientras recibe tDCS. "¡Imprimiendo como un profesional!" (Montgomery 2017) -un enfoque cognitivo para la enseñanza de la escritura a niños en edad escolar primaria- se usará para enseñar las letras que cada niño tiene más dificultades para imprimir de manera legible según lo identificado en una evaluación formal de escritura a mano-ETCH (manuscrito) (Amundson 1995) .

Plan de análisis de datos:

Purdue Pegboard Test es la medida de resultado primaria de interés. Para medir el aprendizaje en línea dentro de una sesión y el aprendizaje fuera de línea entre sesiones, aplicaremos el análisis de covarianza de medidas repetidas (ANCOVA), con un nivel α de 0,05. Para medir el efecto de la intervención y la retención, aplicaremos una prueba t pareada y ANCOVA de medidas repetidas a los resultados primarios y secundarios. También se usarán ANCOVA bidireccional y la prueba t independiente para comparar grupos (estimulación versus simulación). Las puntuaciones de MABC-2 y el nivel de atención según lo evaluado por el Índice de TDAH de Conner se utilizarán como covariables para tener en cuenta las diferencias individuales en la atención y las habilidades motoras.

Significado:

Este es el primer estudio de este tipo que investiga el efecto de la estimulación cerebral en el aprendizaje motor en niños con DCD e integra tecnología para mejorar el aprendizaje motor funcional para niños con DCD. Este estudio contribuirá a planificar intervenciones más efectivas para que estos niños mejoren tanto sus habilidades motoras como sus resultados funcionales. Además, los resultados serán de interés para los médicos pediátricos (p. ej., terapeutas ocupacionales) y los padres que busquen enfoques más eficientes para estos niños, así como para investigadores, estudiantes y legisladores en el campo de la neurorrehabilitación.