A motoros tanulás felgyorsítása a gyermekgyógyászatban (AMPED)

Háttér és indoklás: A plaszticitás fokozódhat a fejlődő agyban, de a mechanizmusok kevéssé ismertek. Az agystimulációs technológiák, mint például a koponyán keresztüli egyenáramú stimuláció (tDCS), modulálják a motoros kéreg ingerlékenységét és plaszticitását. Csoportunk és mások tanulmányai azt sugallják, hogy a tDCS-sel végzett neuromodulációs vizsgálatok biztonságosak és megvalósíthatók gyermekeknél. Nemrég a kutatók kimutatták, hogy a hagyományos tDCS javíthatja az egészséges gyermekek motoros tanulását. Ezenkívül a nagy felbontású tDCS (HD-tDCS) közelmúltbeli fejlődése lehetőséget kínál az agy egyes régióinak fókuszált stimulálására. A HD-tDCS-t ez idáig nem vizsgálták gyermekeknél.

A tDCS képességének kialakítása a motoros tanulás fokozására terápiás következményekkel jár a mozgássérült gyermekek számára. A perinatális stroke a hemiparetikus cerebrális bénulás vezető oka, és a legtöbb túlélő élethosszig tartó testi fogyatékosságban szenved. Laboratóriumunk és mások által feltörekvő modellek központi terápiás célokat határoztak meg, amelyek révén az agyi stimuláció javíthatja a motoros tanulást és funkciót. Az ilyen beavatkozások előmozdításához elengedhetetlen a tDCS motoros tanulásra gyakorolt ​​hatásának és az agyban bekövetkező változásoknak a megértése.

Kutatási kérdés és célkitűzések: A kutatók itt azt javasolják, hogy jellemezzék a tDCS egészséges gyermekek motoros tanulásra gyakorolt ​​hatását. Ennek a tanulmánynak az elsődleges célja a motoros készségek elsajátításában bekövetkezett változások meghatározása, ha a képzést hagyományos anódos tDCS-sel, HD-tDCS-sel vagy hamis tDCS-sel párosítják. Több másodlagos célkitűzés leírja az agy biokémiai és szenzomotoros változásait, amelyek a motoros tanulás során lejátszódnak a tDCS-sel párosítva. A másodlagos célkitűzések a HD-tDCS biztonságosságát egészséges gyermekeknél is értékelni fogják.

Etika: Ezt a tanulmányt a Calgary Egyetem Kutatási Etikai Tanácsa hagyta jóvá.

Tervezés: Véletlenszerű, kettős vak, színlelt kontrollált próba a tDCS és a HD-tDCS motoros tanulást javító képességének értékelésére.

Módszerek: A gyermekeket az Egészséges csecsemők és gyermekek klinikai kutatási programján keresztül toborozzák.

A képzési feladat a Purdue Pegboard Test (PPTL) bal kezével való végrehajtásából áll. Ez az egyszerű motoros tanulási feladat egy jól validált feladat az összetett, funkcionálisan releváns motoros tanuláshoz. A PPTL jó érzékenységet mutatott a változásokra mind az egészséges, mind a betegség motoros tanulási vizsgálataiban felnőtteknél és iskoláskorú gyermekeknél. A PPTL-t öt egymást követő napon keresztül hajtják végre a motoros tanulás monitorozására.

A gyerekek az Alberta Gyermekkórház Non-Invazív Agystimulációs Laboratóriumába fognak járni. Az alanyokat véletlenszerűen besorolják a három stimulációs csoport egyikébe (ál-tDCS, hagyományos anódos tDCS, HD-tDCS). Kiindulási intézkedésekre kerül sor, többek között: mágneses rezonancia neuroimaging (anatómiai képalkotás, funkcionális neuroimaging és mágneses rezonancia spektroszkópia), koponyán keresztüli mágneses stimulációs neurofiziológia (a bal és a jobb motoros kéreg motoros térképezése), a szenzomotoros funkcionális változások értékelése a kineziológiai műszerrel normál és Megváltozott elérési mozgások (KINARM; kar pozicionálási illesztés, kinesztézia, vizuálisan irányított elérési és tárgytalálat feladat), motoros funkciók változásai (PPT, Jebsen-Taylor teszt, soros reakcióidő-feladat) és szenzoros megkülönböztetési mérőszámok (amplitúdó diszkrimináció, időbeli sorrend megítélése) , időbeli sorrend megítélési feladat, időtartam-diszkriminációs feladat, időtartam-diszkrimináció összekeveréssel és egyhelyi adaptációs feladat.

Az alapszintű méréseket követően az alanyok egy kényelmes székben ülnek, a PPTL-teszt előttük egy asztalon. A színlelt vagy hagyományos anódos tDCS-re véletlenszerűen kiválasztott résztvevőt két 25 cm2-es elektródával (anód a jobb primer motorkéreg felett, katóddal az ellenoldali szupraorbitális terület felett) vagy egy EEG-sapkát, amely négy kis körkörös elektródát tartalmaz (HD-tDCS, 1 anód a középpontban jobb primer motoros kéreg, 4 katód veszi körül az anódot gyűrűszerűen). Három beavatkozás előtti PPTL-próbát hajtanak végre. Ezután minden alany tDCS-je 1 milliamperre emelkedik 45 másodperc alatt. 120 másodperc elteltével az áramerősség 0 milliamperre (ál tDCS) csökken, vagy összesen 20 percig folytatódik. A PPTL-t 5, 10 és 15 perccel a stimuláció megkezdése után, valamint a stimuláció befejezése után hajtják végre (3 ismétlés időpontonként). Ezután egy tDCS biztonsági és tolerálhatósági kérdőív kerül kitöltésre.

A következő három egymást követő napon ugyanazt a tDCS-kezelést, PPTL-képzést, valamint biztonsági és tolerálhatósági kérdőíveket kell kitölteni. A vizsgálati napon 5 résztvevő ismét megismétli a PPTL tréninget tDCS-kezeléssel párosítva. A tDCS és PPTL tréninget követően a mágneses rezonancia neuroimaging, a koponyán keresztüli mágneses stimuláció neurofiziológiája, a szenzomotoros funkcionális változások, a motoros funkciók változásai és a szenzoros megkülönböztetés mérése megismétlődik a motoros tanulás és a tDCS által kiváltott változások értékelésére.

A résztvevők hat héttel az edzés után térnek vissza, ahol a mágneses rezonancia neuroimaging, a koponyán keresztüli mágneses stimuláció neurofiziológiája, a szenzomotoros funkcionális változások, a motoros funkciók változásai és a szenzoros diszkriminációs intézkedések megismétlődnek a hosszú távú változások értékelése érdekében.

Adatelemzés: Az összes kimeneti változót összehasonlítják a három intervenciós csoportban (ál-tDCS, hagyományos tDCS, HD-tDCS) kétirányú ismételt mérési ANOVA-val, megfelelő post-hoc elemzéssel. Az ANOVA ismételt mérései megkülönböztetik a beavatkozás (stimuláció típusa) és az idő (alapállapot, edzés utáni, 1 hónap a tréning után) hatását. A Pearson-féle korrelációt az elsődleges eredménymérő és a másodlagos eredménymérő között kell elvégezni. A másodlagos statisztikai elemzést indokolt esetben végezzük el.