소아과에서 운동 학습 가속화 (AMPED)

배경 및 근거: 가소성은 발달 중인 뇌에서 강화될 수 있지만 메커니즘은 잘 이해되지 않습니다. 경두개 직류 자극(tDCS)과 같은 뇌 자극 기술은 운동 피질의 흥분성과 가소성을 조절합니다. 우리 그룹과 다른 사람들의 연구에 따르면 tDCS를 사용한 신경 조절 시험은 어린이에게 안전하고 실현 가능합니다. 최근 연구자들은 기존의 tDCS가 건강한 어린이의 운동 학습을 향상시킬 수 있음을 입증했습니다. 또한 최근 고화질 tDCS(HD-tDCS)의 발전으로 뇌 영역을 집중적으로 자극할 수 있는 기회가 제공되었습니다. HD-tDCS는 현재까지 소아에서 조사되지 않았습니다.

운동 학습을 향상시키는 tDCS의 능력을 확립하는 것은 운동 장애가 있는 어린이에게 치료적 의미가 있습니다. 주산기 뇌졸중은 편마비 뇌성마비의 주요 원인이며 대부분의 생존자들은 평생 신체 장애를 겪습니다. 우리 연구실 및 다른 연구실의 새로운 모델은 뇌 자극이 운동 학습 및 기능을 향상시킬 수 있는 중앙 치료 목표를 정의했습니다. 운동 학습에 대한 tDCS의 효과와 뇌 내의 근본적인 변화를 이해하는 것은 그러한 개입을 발전시키는 데 필수적입니다.

연구 질문 및 목표: 여기에서 조사관은 건강한 어린이의 운동 학습에 대한 tDCS의 효과를 특성화할 것을 제안합니다. 이 연구의 주요 목적은 훈련이 기존 양극 tDCS, HD-tDCS 또는 가짜 tDCS와 짝을 이룰 때 운동 기술 습득의 변화를 결정하는 것입니다. 여러 보조 목표는 tDCS와 짝을 이루는 운동 학습 중에 발생하는 뇌의 생화학적 및 감각 운동 변화를 설명합니다. 2차 목표는 또한 건강한 어린이에서 HD-tDCS의 안전성을 평가합니다.

윤리: 이 연구는 University of Calgary Research Ethics Board의 승인을 받았습니다.

디자인: tDCS 및 HD-tDCS가 운동 학습을 향상시키는 능력을 평가하기 위한 무작위, 이중 맹검, 가짜 통제 시험.

방법: 건강한 영유아 임상 연구 프로그램을 통해 어린이를 모집합니다.

교육 작업은 왼손으로 PPTL(Purdue Pegboard Test)을 수행하는 것으로 구성됩니다. 이 간단한 운동 학습 작업은 복잡하고 기능적으로 관련된 운동 학습을 위해 잘 검증된 작업입니다. PPTL은 성인과 학령기 아동의 건강 및 질병 운동 학습 연구 모두에서 변화에 대한 좋은 민감도를 보여주었습니다. PPTL은 운동 학습을 모니터링하기 위해 연속 5일 동안 수행됩니다.

아이들은 Alberta Children's Hospital 비침습적 뇌 자극 연구소에 다니게 됩니다. 피험자는 세 가지 자극 그룹(sham tDCS, 기존 양극 tDCS, HD-tDCS) 중 하나로 무작위 배정됩니다. 자기 공명 신경 영상(해부 영상, 기능 신경 영상 및 자기 공명 분광법), 경두개 자기 자극 신경 생리학(왼쪽 및 오른쪽 운동 피질의 모터 매핑), 정상 및 변경된 도달 동작(KINARM; 팔 위치 일치, 운동감각, 시각 유도 도달 및 물체 타격 작업), 운동 기능 변화(PPT, Jebsen-Taylor 테스트, 직렬 반응 시간 작업) 및 감각 식별 측정(진폭 식별, 시간 순서 판단) , 시간적 순서 판단 작업, 기간 식별 작업, 혼동이 있는 기간 식별 및 단일 사이트 적응 작업.

기준선 측정에 따라 피험자는 테이블 위의 PPTL 테스트와 함께 편안한 의자에 앉게 됩니다. 가짜 또는 기존 양극 tDCS로 무작위 배정된 참가자는 2개의 25cm2 전극(오른쪽 일차 운동 피질에 대한 양극, 반대쪽 안와 상부 영역에 대한 음극) 또는 4개의 작은 원형 전극(HD-tDCS, 중앙에 1개의 양극이 포함된 EEG 캡)을 장착합니다. 오른쪽 일차 운동 피질, 4개의 음극이 고리 모양으로 양극을 둘러싸고 있습니다. PPTL의 세 가지 개입 전 시도가 수행됩니다. 그러면 모든 피험자는 45초 동안 tDCS가 1밀리암페어까지 증가합니다. 120초 후 전류는 0milliamp(sham tDCS)로 감소하거나 총 20분 동안 계속됩니다. PPTL은 자극 시작 후 5분, 10분 및 15분에 수행되며 자극이 종료된 후(시점당 3회 반복) 수행됩니다. 그런 다음 tDCS 안전성 및 내약성 설문지가 완료됩니다.

동일한 tDCS-치료, PPTL 교육 및 안전성 및 내약성 설문지가 다음 3일 연속으로 수행됩니다. 연구 5일차에 참가자는 tDCS 치료와 함께 PPTL 교육을 다시 반복합니다. tDCS 및 PPTL 훈련에 이어 자기공명신경영상, 경두개자기자극신경생리학, 감각운동기능변화, 운동기능변화, 감각변별측정을 반복하여 운동학습과 tDCS에 의해 유도된 변화를 평가한다.

참가자는 훈련 후 6주 후에 돌아와 자기 공명 신경 영상, 경두개 자기 자극 신경 생리학, 감각 운동 기능 변화, 운동 기능 변화 및 감각 식별 측정을 반복하여 장기적인 변화를 평가합니다.

데이터 분석: 모든 결과 변수는 적절한 사후 분석과 함께 양방향 반복 측정 ANOVA를 사용하여 세 개입 그룹(sham tDCS, 기존 tDCS, HD-tDCS)에서 비교됩니다. 반복 측정 ANOVA는 개입(자극 유형) 및 시간(기준선, 훈련 후, 훈련 후 1개월)의 영향을 구별합니다. Pearson의 상관관계는 1차 결과 측정과 2차 결과 측정 간에 수행됩니다. 2차 통계 분석은 보증된 대로 수행됩니다.