DCD 아동의 tDCS 및 운동 학습

경두개 직류 자극(tDCS)은 가장 일반적인 비침습적 뇌 자극 기술 중 하나이지만 소아 집단에서의 적용은 상대적으로 탐구되지 않았습니다. tDCS는 두피에 약한 전류를 가하여 피질 흥분성을 조절합니다. 양극 자극은 자극된 뇌 영역을 자극합니다. 훈련된 손의 반대편 운동 피질에 적용되는 양극 tDCS는 하루 또는 여러 날 훈련 세션에서 운동 학습을 향상시킵니다(Reis 2009). tDCS는 일반적으로 발달하는 어린이의 다른 훈련되지 않은 기술로 이전될 수 있는 운동 기술을 향상시킬 수 있는 잠재력을 포함하여 발달 중인 뇌에서 유망한 효과를 보여주었습니다(Ciechanski 2017). tDCS는 어린이에게 경미한 단기 부작용(예: 발적, 따끔거림, 가려움증, 작열감)만 있는 안전하고 견딜 수 있는 실행 가능한 기술입니다. 부작용은 일반적으로 전극 부위에서 발생하며 자극이 시작된 후 몇 분 이내에 사라집니다(Krishnan 2015).

모터 기반 중재와 결합된 tDCS는 성인(Reis 2009, 2011) 및 어린이(Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016)의 운동 성능을 향상시킬 수 있습니다. 현재 자폐 스펙트럼 장애(Amatachaya 2014) 및 주의력 결핍/과잉 행동 장애(ADHD)(Bandeira 2016), 뇌성 마비와 같은 운동 장애(Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). 그러나 발달 조정 장애(DCD)가 있는 아동의 기술 운동 학습에 대한 tDCS의 효과는 대부분 연구되지 않았습니다.

DCD는 캐나다 취학 연령 아동의 5-6%에 영향을 미치는 원인 불명의 만성 운동 장애입니다(APA, 2013). DCD는 어린이의 학업 성취도를 방해하고 일상 활동(예: 인쇄, 옷 입기, 신발 묶기, 자전거 타기, 수저 사용)뿐만 아니라 직업 활동, 여가 및 놀이에 참여하는 능력을 제한합니다(APA, 2013). .15 결과적으로 아동은 낮은 자존감, 우울증, 불안, 외로움, 또래와의 문제, 신체 및 사회 활동 참여 부족 등 심리사회적 어려움을 겪을 수 있습니다(Zwicker 2013). DCD는 평생 동안 지속되며, DCD가 있는 어린이의 75%는 적절한 치료를 받지 않으면 성인이 되어도 운동 장애를 계속 경험할 것입니다(Kirby 2014). DCD가 있는 어린이의 최대 절반이 동시 발생 ADHD도 가지고 있습니다(Piek 1999).

소뇌, 기저핵, 두정엽 및 전두엽의 일부(예: 배외측 전두엽 피질 또는 DLPFC)를 포함하여 여러 뇌 영역이 DCD와 관련되어 있습니다(Biotteau 2016). 일차 운동 피질(M1)은 전두엽의 등쪽에 위치하며 다른 운동 영역과 기능적으로 연결되어 있습니다. 그러나 M1과 선조체 및 각회와 같은 운동 기능 및 감각 운동 처리와 관련된 뇌 영역 사이의 기능적 연결성은 DCD가 있는 소아에서 감소할 수 있습니다(McLeod 2014). 재활에서 이러한 특정 뇌 영역을 대상으로 하는 것은 영향을 받은 어린이의 운동 결과를 개선하는 데 효과적일 수 있습니다.

현재, DCD 아동의 운동 능력을 향상시키기 위한 가장 유익한 중재는 과제를 수행하는 데 필요한 신체 기능보다는 특정 과제를 학습하는 데 초점을 맞추는 과제 지향적 접근법입니다(Smits-Engelsman 2013). DCD가 있는 아동을 치료하기 위해 여러 작업 중심 접근 방식이 일반적으로 사용됩니다(Niemeijer 2007; Polatajko 2001). 연구자들은 뇌 자극이 DCD 아동의 운동 학습과 작업 지향 접근법의 효과를 향상시킬 수 있다고 믿습니다. DCD가 있는 어린이를 위한 치료법으로 tDCS를 더 잘 이해하려면 첫 번째 단계로 tDCS가 이 인구에서 운동 기술 학습을 향상시킬 수 있는지 여부를 조사하는 것이 중요합니다. 따라서 조사관은 DCD가 있는 어린이의 운동 기술 학습에 대한 효과를 평가하기 위해 운동 학습 작업과 결합된 M1을 통한 양극 tDCS의 무작위, 맹검, 가짜 제어 중재 시험을 수행하는 것을 목표로 합니다. 이것은 더 큰 연구를 위한 표본 크기를 결정하기 위한 파일럿 연구입니다.

목적과 가설

목표 1: 경두개 직류 자극(tDCS)이 DCD가 있는 어린이의 운동 학습을 향상시키는지 확인합니다.

가설 1: 가짜 그룹의 어린이와 비교하여 자극 그룹의 어린이는 각 세션(온라인 학습)과 3개의 세션 후에 더 빠른 운동 학습에서 더 나은 기능적 결과를 보일 것입니다.

목표 2: DCD 아동의 운동 학습에 대한 tDCS 효과의 수명을 결정합니다.

가설 2: 자극 그룹의 어린이는 가짜 그룹에 비해 6주 후에도 운동 학습을 유지할 것입니다.

방법론

연구 설계: 이 연구는 무작위, 가짜 통제, 이중 맹검 시험입니다. 참가자는 능동 자극 또는 가짜 자극에 무작위로 배정됩니다.

참가자: BC 아동 병원 또는 Sunny Hill Health Center for Children(Vancouver, BC)에서 평가를 받고 DSM-5 진단 기준(American Psychiatric Association, 2013)을 충족하는 DCD 아동의 확립된 코호트에서 아동을 모집합니다.

샘플 크기: 샘플 크기는 3일 연속 Purdue Pegboard Test 교육4 동안 M1 A-tDCS 또는 가짜 tDCS를 받는 일반적으로 발달하는 어린이를 대상으로 설계된 무작위 가짜 제어 설계 연구를 기반으로 계산되었습니다.4 샘플 크기 계산은 총 14명의 피험자(그룹당 7명의 피험자)가 0.05의 제1종 오류로 Purdue Pegboard 테스트(효과 크기 = 2.58)의 개선을 탐지하는 95%의 검정력을 가질 것이라고 제안했습니다.

절차: 심사 및 모집 후 부모는 동의하고 자녀는 연구 참여에 동의합니다. 우리는 아이들을 활성 또는 가짜 자극 그룹으로 무작위 배정합니다. 통계학자는 4에서 6까지 컴퓨터에서 생성된 순차적 블록을 사용하여 참가자를 무작위화합니다. 무작위화 코드는 연구 등록까지 밀봉된 불투명 봉투에 보관됩니다. 작업 치료 훈련을 받은 연구 대학원생은 그룹 과제에 대해 눈이 멀고 Purdue Pegboard Test(PPT; Tiffin 1968), Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency-2(BOT-2; Bruininks 2005) 및 평가를 사용하여 어린이를 평가합니다. 어린이 필기 도구(ETCH; Amundson, 1995). 그런 다음 어린이는 매일 30분 동안 3일 동안 tDCS를 받게 됩니다. 처음 10분 동안 아이들은 Purdue Pegboard Test Training(운동 과제 학습 평가)을 완료한 다음 "Pro처럼 인쇄하기!"(Montgomery 2017)를 사용하여 20분 동안 손글씨 연습을 통해 기능적 운동 학습을 평가합니다. 직무). 작업 치료사는 훈련 마지막 날과 6주 후에 다시 아이들을 재평가할 것입니다.

개입

tDCS: 직류는 캐나다 보건부(Soterix Medical Inc., New York, USA)에서 승인한 경두개 전기 자극기를 사용하여 전달됩니다(Soterix Medical, 2016). 자극은 2개의 5×7cm 스폰지 식염수에 적신 전극(활성 및 참조)을 통해 두피에 적용됩니다. EASYpad 및 EASYstrap을 포함한 간단한 헤드기어 시스템이 전극을 제자리에 고정합니다. 활성 자극 및 가짜 그룹에서 양극(활성 전극)은 안와상 영역의 오른쪽 이마 위에 음극(기준 전극)과 함께 왼쪽 일차 운동 피질 위에 위치합니다. 국제 10/20 뇌파 전극 시스템은 M1을 국산화하는 데 사용될 것입니다(Klem 1999). 조사자들이 운동 학습 과제와 기능적 과제를 위해 우세한 손을 동시에 훈련하는 것을 목표로 하기 때문에 지배적인 왼쪽 운동 피질이 자극될 것입니다. 자극은 30분 동안 1mA에서 적용됩니다. 1mA의 양극 자극은 평균적으로 2mA 전류에 노출된 성인의 뇌 전류 밀도(Kessler 2013)에 필적하는 어린이의 뇌 전류 밀도를 유발할 수 있으며 이후의 흥분성은 1시간 이상 지속될 수 있습니다(Moliadze 2015). 활성 자극 그룹의 경우 전류가 45-60초에 걸쳐 최대 1mA로 증가하고 30분 동안 유지되며 45-60초에 걸쳐 0mA로 감소합니다. 가짜 그룹의 경우 자극이 증가하고 천천히 감소하기 전에 60초 동안만 유지됩니다. 페이드 인 쇼트 자극 페이드 아웃(Fade-in-Short Stimulation-Fade out)이라 불리는 이 시술은 성인(Ambrus 2012)과 어린이(Ciechanski 2017) 모두에서 능동 자극과 동일한 내약성 및 일시적인 두피 감각을 만들어 효과적인 샴 기법으로서의 신뢰성을 보여주었습니다. 연구 과정 중에 "심각한 부작용"(예: 전극 패드 부위의 2도 두피 화상 또는 임상 발작)이 발생하는 경우 즉시 중단됩니다.

운동 학습 과제: 연속 3일 동안 각 어린이는 Purdue Pegboard Test의 다섯 블록을 수행합니다: tDCS 전에 한 블록, 중간에 세 블록, 후 한 블록. 각 블록은 오른손으로 Purdue Pegboard Test를 세 번 반복하는 것으로 구성됩니다. 아이들은 30초 안에 가능한 한 빨리 핀을 페그보드에 꽂아야 합니다. 최대 10분의 뇌 자극 시간이 소요됩니다.

기능적 운동 과제: 퍼듀 페그보드 테스트 후 각 어린이는 tDCS를 받는 동안 20분 동안 인쇄 기술에 대한 인지 기반 개입을 받게 됩니다. "프로처럼 인쇄하세요!" (Montgomery 2017) - 초등학생에게 인쇄를 가르치는 인지적 접근 방식 - 손글씨의 공식 평가에서 식별된 대로 각 어린이가 읽기 쉽게 인쇄하는 데 가장 어려움이 있는 문자를 가르치는 데 사용됩니다. ETCH(원고)(Amundson 1995) .

데이터 분석 계획:

Purdue Pegboard Test는 관심 있는 주요 결과 측정입니다. 한 세션 내 온라인 학습과 세션 간 오프라인 학습을 측정하기 위해 α 수준이 0.05인 ANCOVA(반복 측정 공분산 분석)를 적용합니다. 개입 및 유지의 효과를 측정하기 위해 1차 및 2차 결과에 paired t-test 및 반복 측정 ANCOVA를 적용합니다. 양방향 ANCOVA 및 독립 t-테스트도 그룹을 비교하는 데 사용됩니다(자극 대 가짜). Conner의 ADHD 지수에 의해 평가된 MABC-2 점수 및 주의력 수준은 주의력 및 운동 기술의 개인차를 설명하기 위한 공변량으로 사용됩니다.

중요성:

이것은 DCD 아동의 운동 학습에서 뇌 자극의 효과를 조사하고 DCD 아동의 기능적 운동 학습을 개선하기 위한 기술을 통합한 최초의 연구입니다. 이 연구는 운동 능력과 기능적 결과를 모두 향상시키기 위해 이러한 어린이를 위한 보다 효과적인 개입을 계획하는 데 기여할 것입니다. 또한 연구 결과는 신경재활 분야의 연구원, 학생 및 정책 입안자뿐만 아니라 소아 임상의(예: 작업 치료사) 및 이러한 어린이를 위한 보다 효율적인 접근 방식을 찾는 부모에게 흥미로울 것입니다.