DCDの子供のtDCSと運動学習

経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、最も一般的な非侵襲的な脳刺激技術の 1 つですが、小児集団への応用は比較的未開拓です。 tDCS は頭皮に弱い電流を流して皮質の興奮性を調節します。 陽極刺激は、刺激された脳領域を興奮させます。 訓練された手の反対側の運動皮質に適用される陽極 tDCS は、1 日または複数日の訓練セッションでの運動学習を強化します (Reis 2009)。 tDCS は、発達中の脳における有望な効果を示しており、運動能力を強化する可能性があり、通常は発達中の子供の他の訓練されていないスキルに移行する可能性があります (Ciechanski 2017)。 tDCS は安全で忍容性があり、小児では軽度の短期的な悪影響 (赤み、うずき、かゆみ、灼熱感など) しかない実行可能な技術です。 通常、悪影響は電極部位で発生し、刺激開始後数分以内に消失します (Krishnan 2015)。

運動ベースの介入と組み合わせると、tDCS は成人 (Reis 2009, 2011) と子供 (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016) の運動能力を向上させることができます。 現在、自閉症スペクトラム障害 (Amatachaya 2014) や注意欠陥/多動性障害 (ADHD) (Bandeira 2016)、脳性麻痺などの運動障害 (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016)。 ただし、発達性協調障害 (DCD) の子供のスキル運動学習に対する tDCS の影響は、ほとんど調査されていません。

DCD は原因不明の慢性運動障害であり、カナダの学齢期の子供の 5 ～ 6% が罹患しています (APA、2013 年)。 DCD は、子供の学業成績を妨げ、日常活動 (印刷、着替え、靴ひも、自転車に乗る、カトラリーの使用など)、職業活動、余暇、遊びに参加する能力を制限します (APA、2013)。 .15 その後、子どもたちは、自尊心の低下、抑うつ、不安、孤独、仲間との問題、身体的および社会的活動への参加不足などの心理社会的困難を発症する可能性があります (Zwicker 2013)。 DCD は生涯にわたる状態であり、DCD の子供の 75% は、適切な治療を受けなければ、大人になっても運動障害を経験し続けます (Kirby 2014)。 DCD の子供の最大半数は、ADHD も併発しています (Piek 1999)。

小脳、大脳基底核、頭頂葉、および前頭葉の一部 (例: 背外側前頭前皮質または DLPFC) を含むいくつかの脳領域が DCD に関与しています (Biotteau 2016)。 一次運動皮質 (M1) は前頭葉の背側に位置し、他の運動野と機能的につながっています。 しかし、M1 と運動機能および線条体や角回などの感覚運動処理に関与する脳領域との間の機能的結合は、DCD の子供では減少する可能性があります (McLeod 2014)。 リハビリテーションでそのような特定の脳領域をターゲットにすることは、影響を受けた子供の運動結果を改善するのに効果的かもしれません.

現在、DCD の子供の運動能力を改善するための最も有益な介入は、タスクを実行するために必要な身体機能ではなく、特定のタスクを学習することに焦点を当てたタスク指向のアプローチです (Smits-Engelsman 2013)。 DCD の子供を治療するために、多くのタスク指向のアプローチが一般的に使用されています (Niemeijer 2007; Polatajko 2001)。 研究者は、脳刺激が DCD の子供の運動学習とタスク指向アプローチの効果を高めることができると信じています。 DCD の子供の治療法として tDCS をよりよく理解するには、最初のステップとして、tDCS がこの集団の運動能力学習を強化できるかどうかを調査することが重要です。 したがって、研究者は、無作為化、盲検化、シャム制御された M1 上の陽極 tDCS の介入試験を運動学習課題と組み合わせて実施し、DCD 児の運動技能学習に対する有効性を評価することを目指しています。 これは、より大規模な調査のサンプル サイズを決定するためのパイロット調査です。

目的と仮説

目的 1: 経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) が DCD 児の運動学習を強化するかどうかを判断します。

仮説 1: 偽のグループの子供たちと比較して、刺激グループの子供たちは、各セッション (オンライン学習) および 3 つのセッションの後に、運動学習の速度が速く、より良い機能的成果を示します。

目的 2: DCD の子供の運動学習に対する tDCS 効果の寿命を決定する。

仮説 2: 刺激グループの子供は、偽のグループと比較して、6 週間後も運動学習を維持します。

方法論

研究デザイン: この研究は、無作為化、偽対照、二重盲検試験です。 参加者は、アクティブまたは偽の刺激にランダムに割り当てられます。

参加者: BC Children's Hospital または Sunny Hill Health Center for Children (BC 州バンクーバー) で評価され、DSM-5 診断基準 (American Psychiatric Association, 2013) を満たす DCD の確立されたコホートから子供を募集します。

サンプル サイズ: サンプル サイズは、M1 A-tDCS または偽 tDCS を 3 日間連続して受けたパーデュー ペグボード テスト トレーニングを受けた通常の発達段階の子供を対象とした無作為化偽対照試験に基づいて計算されました.4 サンプルサイズの計算では、グループごとに 7 人の合計 14 人の被験者が、0.05 のタイプ 1 エラーで Purdue Pegboard テスト (効果サイズ = 2.58) の改善を検出する検出力が 95% になることが示唆されました。

手順: スクリーニングと募集の後、両親は同意し、子供は研究への参加に同意します。 子供たちをアクティブまたは偽の刺激グループに無作為に割り付けます。統計学者は、コンピューターで生成された 4 ～ 6 の連続ブロックを使用して、参加者を無作為化します。無作為化コードは、研究登録まで密封された不透明な封筒に保管されます。 作業療法の訓練を受けた研究大学院生は、グループの課題に対して盲検化され、Purdue Pegboard Test (PPT; Tiffin 1968)、Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency-2 (BOT-2; Bruininks 2005)、および評価を使用して子供を評価します。子どもの手書きツール (ETCH; アムンドソン、1995 年)。 その後、子供たちは毎日 30 分間、3 日間の tDCS を受け取ります。最初の 10 分間で、子供たちはパーデュー ペグボード テスト トレーニング (運動課題の学習を評価するため) を完了し、続いて「Printing Like a Pro!」(Montgomery 2017) を使用して手書きの練習を 20 分間行い、機能的な運動の学習を評価します。タスク）。 作業療法士は、トレーニングの最終日の終わりと 6 週間後に子供たちを再評価します。

介入

tDCS: 直流は、カナダ保健省 (Soterix Medical Inc.、ニューヨーク、米国) によって承認された経頭蓋電気刺激装置を使用して供給されます (Soterix Medical、2016)。 刺激は、2 つの 5 x 7 cm のスポンジの生理食塩水に浸した電極 (アクティブ電極と参照電極) を介して頭皮に適用されます。 EASYpads と EASYstraps を含むシンプルなヘッドギア システムが電極を所定の位置に保持します。 アクティブな刺激と偽のグループでは、陽極 (アクティブ電極) は左一次運動皮質の上に配置され、陰極 (参照電極) は眼窩上領域の右額の上に配置されます。 国際的な 10/20 脳波電極システムは、M1 の位置を特定するために使用されます (Klem 1999)。 研究者は、運動学習タスクと機能タスクのために利き手を同時に訓練することを目指しているため、支配的な左運動皮質が刺激されます。 刺激は 1 mA で 30 分間適用されます。 1 mA の陽極刺激は、2 mA の電流にさらされた成人に見られる密度に匹敵する平均で子供の脳電流密度を引き起こし (Kessler 2013)、その後の興奮性は 1 時間以上持続する可能性があります (Moliadze 2015)。 アクティブな刺激グループの場合、電流は 45 ～ 60 s で 1 mA まで増加し、30 分間保持され、45 ～ 60 s で 0 mA まで減少します。 シャム グループの場合、刺激は上昇し、ゆっくりと下降する前に 60 秒間だけ保持されます。 フェードインショート刺激フェードアウトと呼ばれるこの手順は、成人 (Ambrus 2012) と子供 (Ciechanski 2017) の両方で能動的刺激と同じ許容性と一時的な頭皮感覚を作ることにより、効果的な偽の技術としての信頼性を示しています。 研究の過程で「深刻な有害事象」（例：電極パッドの部位での第2度の頭皮熱傷、または臨床発作）が発生した場合、研究は直ちに中止されます。

運動学習タスク: 3 日間連続して、各子供はパーデュー ペグボード テストの 5 つのブロックを実行します: tDCS の前に 1 つのブロック、最中に 3 つのブロック、および tDCS の後に 1 つのブロック。 各ブロックは、右手でのパーデュー ペグボード テストの 3 回の繰り返しで構成されます。 子供たちは、30 秒以内にペグボードにピンをできるだけ速く配置する必要があります。 脳刺激時間は最大10分かかります。

Functional Motor Task: Purdue Pegboard Test の後、各子供は tDCS を受けながら 20 分間印刷スキルの認知ベースの介入を受けます。 「プロ並みの印刷！」 (Montgomery 2017) - 初等教育年齢の子供に印刷を教える認知的アプローチ - 手書きの正式な評価で特定されたように、各子供が読みやすく印刷するのが最も困難な文字を教えるために使用されます - ETCH (原稿) (Amundson 1995) .

データ分析計画:

Purdue Pegboard Test は、関心のある主要な結果の尺度です。 1 つのセッション内のオンライン学習と複数のセッションにわたるオフライン学習を測定するために、α レベル 0.05 の反復測定共分散分析 (ANCOVA) を適用します。 介入と保持の効果を測定するために、対応のある t 検定と反復測定 ANCOVA を一次および二次アウトカムに適用します。 双方向 ANCOVA および独立した t 検定も使用して、グループを比較します (刺激と偽)。 コナーの ADHD インデックスによって評価される MABC-2 スコアと注意レベルは、注意と運動能力の個人差を説明する共変量として使用されます。

意義：

これは、DCD 児の運動学習における脳刺激の効果を調査し、DCD 児の機能的運動学習を改善する技術を統合する、この種の最初の研究です。 この研究は、これらの子供たちの運動能力と機能的転帰の両方を改善するためのより効果的な介入の計画に貢献します。 さらに、調査結果は、神経リハビリテーションの分野の研究者、学生、政策立案者だけでなく、小児科の臨床医 (作業療法士など) や、これらの子供のためのより効率的なアプローチを求めている親にとっても興味深いものになるでしょう。