自閉症児における認知機能へのサイクリング介入 (Cycling&Autism)

背景 実行機能（EF）－計画、認知的柔軟性、ワーキングメモリ、抑制－は自閉症スペクトラム障害（ASD）で著しく障害されていた。 同じチームによる2021年のパイロットRCT（Med Sci Sports Exerc 2021;53:1417-24）では、実際の自転車の乗り方を学んだ児童（n=24）のみがEFを改善したことが示された。固定式サイクリングでは改善は見られなかった。 したがって、認知的向上は有酸素運動能力だけではなく、技能習得に起因している。<\/p>

仮説<\/p>

改善は、実際の自転車学習中に動員される2つのメカニズムによってもたらされた：<\/p>

（A）動的バランス（前庭／固有受容負荷） （B）空間内での自己駆動移動中の空間更新<\/p>

試験デザイン 本研究は、3つの介入群（自転車乗り方学習：LTB、自転車トレッドミル：BT、補助輪付き自転車乗り：TW）と1つの能動的対照群（固定式サイクリング：SC）に均等に割り付けた4群並行ランダム化比較試験（RCT）であった。 実行機能（EF）、BDNF、HRVを評価するため、ベースライン（T1）、介入中期（T2、1週間後）、介入後（T3、2週間後）に評価が実施された。<\/p>

データ収集 各参加者は一連の神経心理学的評価を実施するよう求められ、異なるEF構成要素が記録された。 各評価は15分間続き、その後参加者の認知的疲労を防ぐため5分間の休憩が設けられた。 神経心理学的評価は、最初の運動介入開始1時間前（T1：ベースライン）、4回目の介入（T2：介入中期）、最後の運動介入（T3：介入後）に実施された。 中間評価は、HRV記録の変動がEFの変動のどれだけを説明するかについて貴重な情報を提供する。 HRV評価は、最初（T1）、4回目（T2）、最後（T3）の介入終了10分後、短期HRV記録に妥当性が確認された手首装着型デバイスであるGarmin Venu 2Sウォッチを用いて実施された。 静かな環境での5分間着座安静期間中、参加者は運動後の副交感神経回復を捕捉するためのオンデマンド・ヘルススナップショットテスト（2分間）を実施するよう求められた。 快適性とデータ品質を確保するため、児童には安静期間中のみGarmin Venu 2ウォッチを装着し、動かず自然に呼吸するよう指示された。 Garmin Venu 2のElevate V4光学式心拍センサーが心拍間隔データを記録し、Garmin ConnectアプリによってRMSSDが算出された。これらの手順は、環境的または手順的要因による変動を最小限に抑えるため、群間で標準化された。 一方、参加者の尿サンプルは、T1、T2、T3に120mlの無菌カップで収集された。 完了後、サンプルは参加者の自宅からプリンセス・ウェールズ病院の化学病理学部門の研究室に迅速に輸送された。<\/p>

参加者 軽度から中等度のASDを有する8～12歳の参加者62名が、知的障害特別支援学校、香港中華キリスト教青年会、および研究チームと既存の研究連携のある香港の自転車会社から募集された。 包含基準は以下の通り：（1）DSM-5およびADOS-2によるASD診断；（2）非言語性IQ＞40（中国版改訂ウェクスラー児童用知能検査）；（3）支援付きで指示に従い介入／評価を実施できる能力；（4）事前2か月間、追加の定期的な身体活動（学校体育を除く）がないこと；（5）二輪自転車乗りの初心者（独立走行＜10秒）。 除外基準は以下の通り：（1）色覚異常；（2）運動を制限する医学的状態（例：喘息、発作）；（3）脳損傷または複雑な神経疾患の既往；（4）肥満（BMI＞95パーセンタイル）。 スクリーニングは心理士と精神科医によって実施され、親報告による自閉的特徴はSocial Responsiveness Scale, Second Edition（SRS-2）で評価された。 スクリーニング後、56名の適格参加者が、均等な割り付けを確保するためブロックランダム化（ブロックサイズ＝4）を用いて4群のいずれかに無作為割り付けされた。 研究完了時点での群ごとの参加者数は以下の通り：LTB（n=13、T2で1名脱落）、BT（n=12、T2で2名脱落）、TW（n=14）、SC（n=12、T2で2名脱落）。<\/p>

介入 すべての介入は2週間続き、学校の体育館／ジムで8セッション（週4セッション、各45分）実施され、資格のある自転車コーチ（香港自転車協会）が学生ヘルパー（スタッフ対参加者比率1：1）の補助を得て主導した。 各介入セッションは、10分間の準備とウォームアップ、30分間の自転車乗り訓練、5分間のクールダウンで構成された。 運動強度は、運動中10分ごとに参加者に自覚運動強度（目標範囲：3-5）を示すよう求めることで監視された。 非固定群（LTB、TW）では、同等の空間暴露を確保するため、速度計で走行距離が測定された。 参加者は介入中の努力に対して言葉による褒め言葉で積極的に強化され、その改善は児童の自宅寝室に保管されたグラフ（例：達成リスト：距離；別の車輪セットを使用できる；自力で発進できる）で可視化された。 固定式サイクリング群では、参加者に累積総サイクリング時間または同等の距離のグラフが提供された。 LTB群を除く、他の群のすべての参加者は、研究への貢献を認めるため、T3後に自転車の乗り方を教えられた。<\/p>

自転車乗り方学習（LTB）：参加者は補助輪付きの通常の自転車に乗るよう求められた。 その後、参加者は二輪自転車に進歩した。 参加者を学習曲線上に保つため、参加者が介入期間終了前に自転車乗り技能を習得した場合、徐々に難易度が増す障害物コースを走行するよう求められた。 障害物コースは、参加校の体育教師4名と5年以上のコーチ経験を持つ経験豊富な自転車コーチ1名からなるフォーカスグループによって設計された。<\/p>

自転車トレッドミル（BT）：この群の参加者はまず、後輪と補助輪をローラーに、前輪をホルダースタンドに載せた通常の自転車の乗り方を学んだ。 その後、後輪をローラーに載せた（補助輪なし）二輪自転車に進歩し、最終的にローラー上の従来型二輪自転車に進歩した。<\/p>

補助輪付き自転車乗り（TW）：この群の参加者は、研究全体を通して補助輪付き自転車に乗るよう求められた。 また、乗り方がより上達するにつれて障害物コースも走行した。<\/p>

固定式サイクリング（SC）：この群の参加者は固定式自転車でサイクリングするよう求められ、進捗は累積時間／距離グラフで追跡された。<\/p>

試験状況 募集：62／62（2023年6月30日完了） 最終参加者最終来院：2023年6月30日 データロック：2024年8月31日 主要原稿はAutism Journalに投稿予定。<\/p>

安全性 重篤な有害事象は発生せず、軽微な擦り傷（n=1）は現地で処置された。<\/p>

資金提供と倫理 RGC一般研究基金18616522（HK$814,430）による資金提供。 HREC-EdUHK 2021-2022-0397（2022年6月15日）により承認。<\/p>