Trening poznawczy u dzieci z ASD

1. WPROWADZENIE Zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASD) to poważne zaburzenie neurorozwojowe charakteryzujące się deficytami umiejętności społecznych i komunikacyjnych, ograniczonym zestawem zainteresowań, czynności i/lub powtarzającymi się zachowaniami, które zwykle obserwuje się we wczesnym dzieciństwie. Częstość występowania ASD wynosi około 1 na 68 dzieci i jest to najszybciej rozwijająca się niepełnosprawność rozwojowa. Koszt diagnozowania i leczenia ASD szacuje się na około 236-262 miliardów dolarów rocznie.

Plastyczność ogólnie odnosi się do podatności organizmu na zmiany. Ludzki mózg wykazuje niesamowitą zdolność plastyczną. Wiele sieci neuronowych może podtrzymywać tę samą funkcję poznawczą (zdolność umysłową) z różnymi systemami obsługującymi tę samą funkcję u różnych osób. Ta zależność struktura-funkcja „wiele do jednego” jest jedną z form plastyczności. Badanie sieci neuronowych odpowiedzialnych za proces poznawczy u różnych osób może zapewnić wgląd w plastyczną zdolność tego procesu.

Trening poznawczy koncentruje się na pojęciu plastyczności. Polega na powtarzanym ćwiczeniu określonego procesu poznawczego (lub wielu procesów) przez kilka tygodni, po którym spodziewany jest wzrost wydajności w wyszkolonym zadaniu, jak również w różnych niewytrenowanych zadaniach, które bezpośrednio lub pośrednio angażują docelowy proces poznawczy. Uogólnienie przyrostu wydajności na zadania nieprzeszkolone jest określane jako „przeniesienie” i ma zasadnicze znaczenie dla skuteczności treningu. Trening poznawczy był używany do korygowania deficytów u dorosłych po udarach, stwardnieniu rozsianym, schizofrenii, dzieci z deficytami pamięci roboczej, dzieci z zespołem nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), zdrowych dzieci w wieku przedszkolnym, a także w celu poprawy wydajności poznawczej u zdrowych młodych dorosłych i zdrowych osób starszych. Jednak stosunkowo niewiele uwagi poświęcono korzyściom płynącym z tej interwencji dla dzieci z ASD.

Ostatnie badania wskazują, że zakłócone wzorce rozwoju kory w ASD mogą prowadzić do jego klinicznej manifestacji. Dokładniej, wcześniejsze raporty wykazały wzór zmniejszonej łączności korowej dalekiego zasięgu i zwiększonej zlokalizowanej łączności funkcjonalnej w ASD. Ten wzorzec został niedawno zweryfikowany przy użyciu bardzo rygorystycznych metod analizy obrazu. Ta zmieniona łączność funkcjonalna może być szczególnie destrukcyjna dla funkcji poznawczych, które wymagają integracyjnego przetwarzania informacji, takich jak funkcjonowanie wykonawcze (funkcje poznawcze wyższego rzędu, które kontrolują inne procesy poznawcze, np. Świadoma kontrola myśli i działania), teoria umysłu, przetwarzanie twarzy, język i komunikacja, z których wszystkie zostały wcześniej ustalone jako zaburzone procesy w ASD.

Ponadto u około 50-70% dzieci z ASD stwierdza się niepełnosprawność intelektualną, która objawia się zaburzeniami poznawczymi. Wykazano, że niepełnosprawność intelektualna naraża dzieci z ASD na trajektorię „słabo funkcjonującego” przez całe życie i na ryzyko wystąpienia poważniejszych objawów. Wykazano, że trening poznawczy poprawia funkcje wykonawcze leżące u podstaw zdolności intelektualnych, takie jak pamięć robocza, inteligencja płynna, uwaga wykonawcza, a także osiągnięcia akademickie. Trening poznawczy prowadzony we wczesnym wieku może wzmocnić procesy ważne dla zdolności intelektualnych, a tym samym poprawić trajektorię kliniczną ASD.

Chociaż te najnowsze teorie ASD wskazują na deficyty funkcji wykonawczych, w tej dziedzinie brakuje obecnie interwencji opartej na dowodach, która bezpośrednio rozwiązuje deficyty funkcji wykonawczych. Istniejące interwencje w przypadku ASD (obejmujące głównie rozwój umiejętności behawioralnych) są złożone pod względem administracyjnym i wymagają wysoko wyszkolonego personelu. W rezultacie podejście to postawiło niezwykle wysokie wymagania przed klinikami i lekarzami tworzącymi długie listy oczekujących. Podejścia te są słabo dostępne dla wielu rodzin i szkół. Najbardziej uderzającym i konsekwentnym ograniczeniem istniejących interwencji jest widoczny brak przenoszenia wyuczonych umiejętności do innych warunków i kontekstów. Oznacza to, że nowe wyuczone zachowania są ograniczone do określonego kontekstu, w którym są szkolone. Uogólnienie na inne zadania i konteksty jest wyróżniającą siłą treningu poznawczego, to podejście może być stosowane w domu za pośrednictwem komputera osobistego, zapewniając większą dostępność, i może być stosowane w połączeniu z rozwojem umiejętności behawioralnych, aby poprawić otwartość dziecka na naukę. Zatem trening poznawczy może potencjalnie przynieść obiecujące wyniki w obszarach, w których istniejące metody leczenia wykazały ograniczenia.

Obecny projekt ma na celu najpierw opracowanie programu treningu poznawczego opartego na oprogramowaniu, dostosowanego do potrzeb poznawczych dzieci z ASD (rozwiązania oceny poznawczej i interwencji w grach wideo, CAVINS) (faza 1), a następnie zbadanie skuteczności programu poprzez badania kliniczne i obrazowanie mózgu (badania kliniczne i fazy obrazowania). Komponent obrazowania zapewni możliwość poznania struktury neuronowej niektórych docelowych procesów poznawczych, a także zmian wywołanych treningiem w każdym procesie. Ta interwencja będzie ukierunkowana na kilka funkcji związanych z ASD, takich jak zdolność przeniesienia uwagi na inny aspekt zadania, kontrola hamowania, pamięć robocza, planowanie, rozumowanie, selektywna uwaga i przetwarzanie twarzy. Podczas fazy obrazowania, jako pierwszy krok, badacze wykorzystają funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) w celu zidentyfikowania wywołanych treningiem zmian w mózgu związanych z przesunięciem zestawu i hamowaniem odpowiedzi.

Hamowanie odpowiedzi składa się z dwóch różnych form, powściągliwości odpowiedzi i anulowania odpowiedzi. Zapobieganie zainicjowaniu odpowiedzi charakteryzuje proces unieruchamiania, podczas gdy zakończenie już trwającej reakcji reprezentuje proces anulowania. Dodatkowo zdolność do monitorowania, wykrywania i dostosowywania zachowania po błędnej odpowiedzi reprezentuje przetwarzanie błędów i jest nieodłącznym elementem hamowania odpowiedzi. Wysunięto hipotezę, że trudności z hamowaniem odpowiedzi są odpowiedzialne za stereotypowe i powtarzalne zachowanie obserwowane w ASD, przewidujące występy „teorii umysłu” u przedszkolaków i związane ze zmienioną łącznością między korą czołową a obszarami prążkowia i ciemieni, jak również objętość różnice i zmieniony rozwój prążkowia. Podobnie, niższa dokładność zadań związanych z przesunięciem zestawu wiąże się ze zmniejszoną aktywacją w korze czołowej, prążkowiu i ciemieniowej i przypuszcza się, że jest odpowiedzialna za sztywność umysłową, ograniczone i powtarzalne zachowania obserwowane w ASD.

Kilka badań obrazowych wykazało modyfikacje leżącej u podstaw sieci neuronowej po ukończeniu treningu poznawczego u zdrowych osób dorosłych. Jednak podobnych badań na dzieciach jest bardzo mało. Obecnie nie ma badań, w których oceniano zmiany wywołane treningiem w mózgu u dzieci z ASD. Wyniki obecnego projektu ujawnią korzyści płynące z treningu poznawczego w ASD, uogólnienia i utrzymywania się potencjalnych korzyści, zidentyfikują zmiany biologiczne związane z treningiem i dostarczą bardzo potrzebnego wglądu w plastyczność systemów wspierających dwie funkcje poznawcze związane z ASD.