DCD og ASD Imaging Intervention Study

Omtrent 5 % av barna har DCD, en nevroutviklingsforstyrrelse som i betydelig grad påvirker deres evne til å lære motoriske ferdigheter, som å knytte skolisser, lære å skrive ut eller sykle (APA 2013). DCD forstyrrer skoleprestasjoner, yrkesaktiviteter, fritidsaktiviteter; det har en livslang innvirkning, og 75 % av barn med DCD vil fortsette å oppleve motoriske vansker som voksne (Kirby 2014). DCD er svært komorbid med andre nevroutviklingsforstyrrelser, inkludert autismespektrumforstyrrelse (ASD) (Green 2009) og Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) (Piek 1999) som forverrer barns motoriske og funksjonelle problemer (Kirby 2014).

Inntil nylig har motoriske mangler hos barn med ASD stort sett blitt ignorert. Siden Diagnostic and Statistical Manual for Mental Disorders-5th ed. (DSM-5) ble publisert i 2013, en dobbel diagnose av ASD og DCD er nå tillatt. Over 50 % av barn med ASD har blitt rapportert å ha DCD (Green 2009), med graden av motorisk svekkelse korrelert med autismens alvorlighetsgrad (Dzuik 2007).

Overlappingen av DCD og ASD er ikke godt studert, men den høye samtidige forekomsten får en til å lure på om det er vanlige og distinkte nevrale markører som definerer disse nevroutviklingsforstyrrelsene. Nevroimaging-studier har begynt å avdekke deres nevrale fundament. Abnormiteter i lillehjernen (D'Mello 2016; Foster 2015; Liu 2017; Zwicker 2009, 2011) og corpus callosum (Langevin 2014; Frazier 2009) er felles for begge lidelsene, men få studier har sammenlignet barn med DCD og de med co-DCD. forekommende ASD. Foreløpige bevis indikerer endringer i nettverksmønstre som er unike for DCD+ASD-gruppen sammenlignet med enten enkeltdiagnose av DCD eller ASD (Caeyenberghs 2016). Som en av de første nevroimaging-studiene som berører en dobbeltdiagnose av DCD+ASD, Caeyenberghs et al. fant at paralimbiske regioner viser endret tilkobling i enkeltstående lidelser, som er lidelse spesifikke for ASD eller DCD; Imidlertid viser barn som oppfyller kriterier for både DCD og ASD mer utbredt over-tilkobling, spesielt i venstre assosiasjonsområde og middels oksipitotemporal gyrus sammenlignet med DCD alene. Mens i sin spede begynnelse, tyder nevroimaging-studier på at DCD og ASD kan ha felles, men også distinkte nevrale fundamenter (Caeyenberghs 2016; Caçola 2017); ytterligere forskning er nødvendig for å bedre forstå de nevrale korrelatene til hver lidelse og dens samtidige forekomst.

Gjeldende beste praksis for å forbedre motorisk funksjon hos barn med DCD er Cognitive Orientation to Occupational Performance (CO-OP) (Smits-Engelsman 2013). CO-OP er en oppgavespesifikk tilnærming designet for å forbedre motoriske ferdigheter som et barn trenger eller ønsker å mestre; det er en kognitiv-basert, problemløsende tilnærming som bruker verbal mediering og identifiserer strategier for å støtte ferdighetstilegnelse (Polatajko 2001). Det er stort sett ukjent om barn med samtidig DCD og ASD har nytte av CO-OP. Selv om motorisk svekkelse og funksjonsproblemer er vanlige ved ASD, er de sjelden i fokus for behandlingen. Det primære fokuset for terapi for barn med ASD har alltid vært på sosiale og kommunikasjonsevner eller håndtering av sensoriske prosesseringsforskjeller. Foreløpige funn fra en casestudie med to barn diagnostisert med ASD tyder på at CO-OP er gjennomførbart og i stand til å indusere klinisk signifikante forbedringer i egen- og foreldrevurderte ytelse på hvert av deres motoriske mål (Rodger 2009). Imidlertid er et større utvalg nødvendig for å bekrefte disse funnene.

CO-OP-tilnærmingen har vært effektiv for å møte barnevalgte funksjonelle motoriske mål (Polatajko 2001; Miller 2001), men det nevrale grunnlaget for disse forbedringene er fortsatt ikke kjent. Etterforskerne undersøker for tiden hjerneendringer i struktur og funksjon assosiert med CO-OP intervensjon for barn med DCD+/-ADHD og ønsker å utvide studien til å omfatte barn med samtidig ASD og DCD. Denne nye studien vil bidra til å avdekke hjerneforskjellene mellom disse samtidige tilstandene og forklare om og hvorfor rehabilitering kan være til nytte for barn med dobbeltdiagnosen DCD og ASD.

Denne studien vil gi klinikere og forskere en større forståelse av nevrologiske grunnlag for motoriske vansker hos barn med ASD, og ​​om intervensjoner bør inkludere CO-OP-terapi. Dette prosjektet er det første som integrerer hjerneavbildning og motorbasert intervensjon i denne populasjonen og kan gi bevis for å støtte ny klinisk praksis for å forbedre resultatene.

FORSKNINGSDESIGN

Spesifikke mål og hypoteser: Den foreslåtte studien er utformet for å teste hypotesene om at barn med ASD+DCD, sammenlignet med barn med DCD, vil vise overlappende, men distinkte forskjeller i hjernestruktur og funksjon, og at rehabilitering assosiert med hjerneforskjeller vil føre til forbedringer av motorisk funksjon. Denne studien bygger på etterforskernes nåværende CIHR-finansierte studie som sammenligner typisk utviklende barn med barn med DCD+/-ADHD og nevroplastisitet assosiert med CO-OP intervensjon. Den foreslåtte studien er utformet for å møte følgende spesifikke mål:

Mål 1: Karakterisere hjernestruktur og funksjon hos barn DCD+ASD og sammenligne resultater med tidligere innsamlede data om barn med DCD+/-ADHD. Hypoteser: Sammenlignet med barn med DCD, vil hjerner til barn med DCD+ASD vise mindre cerebellarvolum; forskjeller i mikrostrukturell utvikling i motoriske, sensoriske, cerebellare og frontale veier; og lavere korrelasjon mellom signaler fra hjerneregioner som tilsvarer hviletilstandsnettverk inkludert standardmodus, sensorimotoriske, cerebellare og frontale nettverk.

Mål 2: Finn ut om CO-OP intervensjon induserer nevroplastiske endringer i hjernestruktur/funksjon og forbedrer motoriske ferdigheter hos barn med DCD+ASD. Hypoteser: Sammenlignet med en kontrollgruppe på venteliste, vil barn i behandlingsgruppen vise: (1) styrket funksjonell tilkobling i sensorimotoriske og cerebellare, og frontale nettverk; (2) økt integritet av frontal-cerebellar-banen; (3) økt gråstoffvolum i de dorsolaterale prefrontale, motoriske og cerebellare cortexene; og (4) forbedret motorytelse. Det forventes også en positiv sammenheng mellom funksjonsforbedringer og endringer i hjernens struktur/funksjon.

Mål 3: Finn ut om nevroplastiske og funksjonelle endringer beholdes ved 3-måneders oppfølging. Hypotese: Barn som opprettholdt sine funksjonelle gevinster vil vise økt funksjonell tilkobling i hjernenettverk, økt tilkobling av frontal-cerebellar-banen og økt gråstoffvolum (som i mål #2) sammenlignet med barn som ikke opprettholdt sine funksjonelle gevinster.

Studiedesign og beregning av prøvestørrelse: Denne studien er en randomisert, kontrollert prøve på venteliste. Barn vil bli tilfeldig tildelt enten behandlings- eller ventelistegruppe. En statistiker vil randomisere deltakere ved å bruke datamaskingenererte sekvensielle blokker på 4 til 6; randomiseringskoder vil bli oppbevart i forseglede ugjennomsiktige konvolutter frem til studieregistrering. I tillegg til etterforskernes nåværende studie vil et utvalg på 30 deltakere med DCD+ASD gi > 80 % kraft til å oppdage klinisk signifikant forbedring på 2 poeng på Canadian Occupational Performance Measure (COPM; Law 2014) [26] (SD på 2,5) og en type-1 feil på 0,05) og en 3 % forskjell i aksial diffusivitet på diffusjonstensoravbildning, som var korrelert med motorisk funksjon i etterforskernes pilotarbeid (Zwicker 2012).

Deltakere: Tretti barn (8-12 år) som oppfyller de diagnostiske kriteriene for DCD og ASD som skissert i DSM-5 (APA 2013) vil være kvalifisert til å delta.

Hjerneavbildning: Før MR-avbildning vil barna gjennomgå en MR-simulatorøkt for å bli kjent med synet og lydene i MR-miljøet. Alle bildestudier vil bli utført på en toppmoderne 3-Tesla GE Discovery MR 750-skanner. Hjernestruktur vil bli vurdert ved å bruke: (1) T1-vektet strukturell avbildning for å måle cerebralt volum (hvit substans, kortikal grå substans og dyp grå substans) og cerebellar volum, og (2) diffusjonstensor imaging (DTI) for å måle strukturell tilkobling og hvit substans mikrostruktur i hele hjernen. Hjernefunksjonen vil bli målt indirekte ved hjelp av hviletilstand MR for å undersøke funksjonell tilkobling i hvile i ulike nettverk. Total skannetid er ~30 min.

Intervensjon: CO-OP er en kognitiv tilnærming til å løse funksjonelle motoriske problemer (Polatajko 2001). Terapeuter lærer barn en global problemløsningsstrategi (Goal-Plan-Do-Check) som et middel til å utvikle spesifikke strategier for å overvinne motoriske problemer; strategiene bestemmes etter en dynamisk prestasjonsanalyse av terapeuten for å finne ut hvor "sammenbruddet" er i utførelsen av oppgaven. Ergoterapeuter utdannet i CO-OP vil se barn i en time, en gang i uken i 10 uker. Foreldre eller omsorgspersoner vil bli oppfordret til å delta på behandlingssesjoner slik at terapeuter kan instruere dem hvordan de kan legge til rette for strategibruk mellom behandlingsøktene. Barn vil velge 3 funksjonelle motoriske mål som skal adresseres under behandlingen, vurdere deres ytelse og tilfredsstillelse av disse målene før og etter intervensjon.

Tiltak: MABC-2 vil bli brukt til å vurdere graden av motorisk svekkelse; skårer ≤ 16. persentil indikerer DCD (Henderson 2007). Dette målet gir en total poengsum satt sammen fra åtte deltester på tvers av 3 domener: manuell fingerferdighet (3), sikte og fange (2) og balanse (3). Et ofte brukt spørreskjema for foreldre, DCDQ (Wilson 2007) vil bli brukt for å bekrefte innvirkningen av motoriske ferdigheter på daglig funksjon. Conners 3 AI-Parent-skjemaet vil bli brukt til å vurdere ADHD-symptomologi (Conners 2001). Social Communication Questionnaire (SCQ), et spørreskjema for foreldrerapporter, vil bli brukt til å screene for autismespesifikke sosiale og kommunikasjonshemninger (Rutter 2003).

Det primære utfallsmålet er COPM (Law 2014), som er et individualisert, klientsentrert mål designet for å oppdage endring i en klients selvoppfatning av deres prestasjoner og tilfredshet over tid på funksjonelle mål som er viktige for dem. For å supplere COPM, vil etterforskere videofilme barnet som utfører sine tre motoriske mål før og etter intervensjon. En ergoterapeut som er blindet for intervensjonen og pre-test/post-test vil score den motoriske ytelsen ved å bruke Performance Quality Rating Scale (PQRS), et objektivt og observasjonsmål på ytelseskvalitet (Miller 2001). Fin- og grovmotorikk vil bli målt ved å bruke den korte formen av Bruninks-Oseretsky Test of Motor Proficiency 2nd ed. (BOT-2: Bruininks 2005).

Neuroimaging-analyse: DTI: for å analysere diffusjonstensordata vil traktbasert romlig statistikk (TBSS) ved hjelp av FMRIB Software Library (FSL) bli utført. TBSS er en helautomatisert tilnærming som muliggjør analyse av hele hjernen uten forhåndsspesifikasjon av områder av interesse (Smith 2006). T1-vektet bildebehandling vil bli analysert ved hjelp av voxel-basert morfometri for å sammenligne den lokale konsentrasjonen av grå substans mellom økter og grupper ved bruk av Statistical Parametric Map-99-pakken (Ashburner 2000). rs-MRI: FSL vil bli brukt til å utføre en uavhengig komponentanalyse som tillater en datadrevet tilnærming til å utforske hvilende statsnettverk (Beckman 2005).

Dataanalyse:

Mål 1: gjennomsnittlige hjernevolumer vil bli sammenlignet mellom grupper som bruker ANOVA, med regresjonsbasert justering for alder og kjønn. Generalisert lineær modell vil sammenligne DTI-mål og funksjonelle tilkoblingstidsserier hos barn med DCD, DCD+ADHD, DCD+ASD og kontroller.

Mål 2 og 3: Gjentatte tiltak ANCOVA vil bli brukt på de primære og sekundære resultatene for å oppdage endringer over tid, inkludert effekt av modenhet i ventelistegruppe, intervensjonseffekt i både venteliste og behandlingsgrupper, og seneffekt av intervensjon i behandlingsgruppe. Alder, MABC-2-score og Conners-score vil bli brukt som kovariater.