자폐 아동의 인지에 대한 사이클링 중재 (Cycling&Autism)

배경 자폐 스펙트럼 장애(ASD)에서 계획, 인지 유연성, 작업 기억, 억제와 같은 실행 기능(EF)이 현저하게 저하되었습니다. 동일한 연구팀의 2021년 파일럿 무작위 대조 시험(RCT)(Med Sci Sports Exerc 2021;53:1417-24)에서는 실제 자전거 타는 법을 배운 아동(n=24)만이 EF를 향상시킨 반면, 고정식 자전거 운동은 그렇지 않았음을 보여주었습니다. 따라서 인지적 향상은 유산소 운동 능력만이 아닌 기술 습득에서 비롯된 것입니다.

가설

실제 자전거 학습 중에 동원되는 두 가지 메커니즘에 의해 향상이 이루어졌습니다:

(A) 동적 균형(전정/고유수용성 부하) (B) 공간 내에서 자기 주도적 이동 중의 공간 업데이트

시험 설계 이 연구는 세 개의 중재 그룹(자전거 타기 학습(LTB), 자전거 트레드밀(BT), 보조 바퀴 자전거 타기(TW))과 하나의 능동 대조군(고정식 자전거 타기, SC)에 균등하게 할당된 4군 무작위 대조 시험(RCT)이었습니다. 실행 기능(EF), BDNF 및 HRV를 평가하기 위해 기준선(T1), 중간 중재(T2, 1주), 중재 후(T3, 2주)에 평가가 진행되었습니다.

자료 수집 각 참가자는 다양한 EF 구성 요소가 기록된 일련의 신경심리학적 평가를 수행하도록 요청받았습니다. 각 평가는 참가자의 인지적 피로를 방지하기 위해 15분 동안 진행된 후 5분간 휴식을 취했습니다. 신경심리학적 평가는 첫 번째 운동 중재 시작(T1: 기준선), 4번째 중재(T2: 중간 중재), 마지막 운동 중재(T3: 중재 후) 1시간 전에 진행되었습니다. 중간 평가는 HRV 기록의 변이가 EF 변이를 얼마나 설명하는지에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. HRV 평가는 단기 HRV 기록에 대해 검증된 손목 착용 기기인 Garmin Venu 2S 시계를 사용하여 첫 번째(T1), 4번째(T2), 마지막(T3) 중재 종료 10분 후에 진행되었습니다. 조용한 환경에서 5분간 앉아 휴식하는 동안 참가자는 운동 후 부교감 신경 회복을 포착하기 위해 주문형 Health Snapshot 테스트(2분)를 수행하도록 요청받았습니다. 편안함과 자료 품질을 보장하기 위해 어린이들은 휴식 기간 동안만 Garmin Venu 2 시계를 착용하고 움직이지 않고 자연스럽게 호흡하도록 지시받았습니다. Garmin Venu 2의 Elevate V4 광학 심박수 센서는 박동 간격 데이터를 기록했으며, Garmin Connect 앱에서 이를 처리하여 RMSSD를 계산했습니다. 이러한 절차는 환경적 또는 절차적 요인으로 인한 변동성을 최소화하기 위해 모든 그룹에서 표준화되었습니다. 한편, 참가자의 소변 샘플은 T1, T2, T3에서 120ml 멸균 컵에 수집되었습니다. 완료 후, 샘플은 참가자의 집에서 Prince of Wales Hospital 화학병리학과 실험실로 신속히 운반되었습니다.

참가자 62명의 경증에서 중등도 ASD를 가진 8-12세 참가자가 지적 장애 특수학교, 홍콩 중국 YMCA 및 연구팀과 기존 연구 연계가 있는 홍콩의 자전거 회사에서 모집되었습니다. 포함 기준은 다음과 같습니다: (1) DSM-5 및 ADOS-2에 따른 ASD 진단; (2) 비언어성 IQ >40(중국에서 개정된 Wechsler 아동 지능 척도); (3) 도움을 받아 지시를 따르고 중재/평가를 수행할 수 있는 능력; (4) 2개월 전부터 추가 정기적인 신체 활동(학교 체육 수업 제외) 없음; (5) 두 바퀴 자전거 타기 초보자(<10초 독립 주행). 제외 기준은 다음과 같습니다: (1) 색맹; (2) 운동을 제한하는 의학적 상태(예: 천식, 경련); (3) 뇌 손상 또는 복잡한 신경 장애 병력; (4) 비만[BMI >95백분위수]. 심리학자와 정신과 의사가 선별을 진행했으며, 부모 보고에 의한 자폐적 특성은 Social Responsiveness Scale, Second Edition(SRS-2)으로 평가되었습니다. 선별 후, 56명의 적격 참가자가 균등 할당을 보장하기 위해 블록 무작위화(블록 크기 = 4)를 사용하여 네 그룹 중 하나에 무작위 배정되었습니다. 연구 완료 시 그룹별 참가자 수는 다음과 같습니다: LTB (n=13, T2에서 1명 탈락), BT (n=12, T2에서 2명 탈락), TW (n=14), SC (n=12, T2에서 2명 탈락).

중재 모든 중재는 학교 강당/체육관에서 자격을 갖춘 자전거 코치(홍콩 자전거 협회)가 학생 도우미(1:1 직원 대 참가자 비율)의 도움을 받아 진행하며, 2주 동안 8회(주 4회, 각 45분) 진행되었습니다. 각 중재 세션은 10분의 준비 및 워밍업, 30분의 자전거 훈련, 5분의 쿨다운으로 구성되었습니다. 운동 강도는 운동 중 10분마다 참가자에게 지각 운동 강도(목표 범위:3-5)를 표시하도록 요청하여 모니터링했습니다. 비고정식 그룹(LTB, TW)의 경우 동등한 공간 노출을 보장하기 위해 주행 거리계로 주행 거리를 측정했습니다. 참가자들은 중재 중 노력에 대해 칭찬으로 구두로 긍정적 강화를 받았으며, 그들의 향상은 가정의 아이 침실에 보관된 그래프를 통해 시각화되었습니다(예: 성취 목록: 거리; 다른 바퀴 세트 사용 가능; 스스로 출발 가능). 고정식 자전거 그룹의 경우, 참가자들에게 누적 총 자전거 타기 시간 또는 동등한 거리의 그래프가 제공되었습니다. LTB 그룹을 제외한 모든 그룹의 참가자들은 연구에 대한 기여를 인정받기 위해 T3 이후 자전거 타는 법을 배웠습니다.

자전거 타기 학습(LTB): 참가자들은 보조 바퀴가 달린 일반 자전거를 타도록 요청받았습니다. 그런 다음 두 바퀴 자전거로 진행되었습니다. 참가자를 학습 곡선에 유지하기 위해, 참가자가 중재 기간 종료 전에 자전거 타기 기술을 성공적으로 숙달한 경우, 점점 더 어려워지는 장애물 코스를 통과하도록 요청받았습니다. 장애물 코스는 참여 학교의 체육 교사 4명과 5년 이상의 코칭 경험을 가진 숙련된 자전거 코치 1명으로 구성된 포커스 그룹이 설계했습니다.

자전거 트레드밀(BT): 이 그룹의 참가자들은 먼저 뒷바퀴와 보조 바퀴가 롤러에, 앞바퀴가 홀더 스탠드에 있는 일반 자전거 타는 법을 배웠습니다. 그런 다음 보조 바퀴 없이 뒷바퀴가 롤러에 있는 두 바퀴 자전거를 타는 것으로 진행되었고, 마지막으로 롤러 위의 일반적인 두 바퀴 자전거를 타는 것으로 진행되었습니다.

보조 바퀴 자전거 타기(TW): 이 그룹의 참가자들은 연구 전체 동안 보조 바퀴가 달린 자전거를 타도록 요청받았습니다. 그들은 또한 자전거 타기에 더 능숙해짐에 따라 장애물 코스를 통과했습니다.

고정식 자전거 타기(SC): 이 그룹의 참가자들은 고정식 자전거에서 페달을 돌리도록 요청받았으며, 누적 시간/거리 그래프를 통해 진행 상황을 추적했습니다.

시험 현황 모집: 62/62 (2023년 6월 30일 완료) 마지막 참가자 최종 방문: 2023년 6월 30일 자료 잠금: 2024년 8월 31일 주요 원고는 Autism Journal에 심사를 위해 제출될 예정입니다.

안전성 심각한 이상 사례는 발생하지 않았으며, 경미한 찰과상(n=1)은 현장에서 치료되었습니다.

자금 지원 및 윤리 RGC 일반 연구 기금 18616522(HK$814,430)의 지원을 받았습니다. HREC-EdUHK 2021-2022-0397(2022년 6월 15일)의 승인을 받았습니다.