Когнитивное обучение детей с РАС

1. ВВЕДЕНИЕ Расстройство аутистического спектра (РАС) представляет собой тяжелое нарушение развития нервной системы, характеризующееся дефицитом социальных и коммуникативных навыков, ограниченным набором интересов, видов деятельности и/или повторяющихся действий, которые обычно наблюдаются в раннем детстве. Распространенность РАС составляет примерно 1 из 68 детей, и это наиболее быстро растущая инвалидность в развитии. Стоимость диагностики и лечения РАС оценивается примерно в 236–262 миллиарда долларов в год.

Пластичность в широком смысле относится к восприимчивости организма к изменениям. Человеческий мозг демонстрирует невероятные пластические способности. Несколько нейронных сетей могут поддерживать одну и ту же когнитивную функцию (умственную способность) с разными системами, поддерживающими одну и ту же функцию у разных людей. Эта структурно-функциональная связь «многие к одному» является одной из форм пластичности. Изучение нейронных сетей, ответственных за когнитивный процесс у разных людей, может дать представление о пластических возможностях этого процесса.

Когнитивное обучение сосредоточено на понятии пластичности. Это влечет за собой повторные упражнения определенного когнитивного процесса (или нескольких процессов) в течение нескольких недель, после чего ожидается повышение производительности в обученной задаче, а также в различных необученных задачах, которые прямо или косвенно включают целевой когнитивный процесс (ы). Распространение прироста производительности на нетренированные задачи называется «переносом» и имеет важное значение для эффективности обучения. Когнитивная тренировка использовалась для устранения недостатков у взрослых с инсультом, рассеянным склерозом, шизофренией, у детей с дефицитом рабочей памяти, у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), у здоровых детей дошкольного возраста, а также для улучшения когнитивных способностей у здоровых молодых людей. взрослых и здоровых пожилых людей. Тем не менее, преимущества этого вмешательства для детей с РАС привлекли относительно мало внимания.

Недавние исследования показывают, что нарушение паттернов коркового развития при РАС может привести к его клиническим проявлениям. Более конкретно, более ранние отчеты показали закономерность снижения дальних кортикальных связей и увеличения локализованных функциональных связей при РАС. Эта закономерность была недавно проверена с использованием очень строгих методов анализа изображений. Эта измененная функциональная связность может быть особенно разрушительной для когнитивных функций, которые требуют интегративной обработки информации, таких как исполнительные функции (когнитивные функции более высокого порядка, которые контролируют другие когнитивные процессы, например. сознательный контроль над мыслями и действиями), теория разума, обработка лиц, язык и коммуникация, все из которых ранее были установлены как нарушенные процессы при РАС.

При этом примерно у 50-70% детей с РАС диагностируется умственная отсталость, которая проявляется в виде когнитивных нарушений. Было показано, что умственная отсталость подвергает детей с РАС риску «низкофункциональной» траектории на протяжении всей жизни и риску появления более тяжелых симптомов. Было показано, что когнитивная тренировка улучшает исполнительные функции, лежащие в основе интеллектуальных способностей, таких как рабочая память, подвижный интеллект, исполнительное внимание, а также академические достижения. Когнитивное обучение, проводимое в раннем возрасте, может усилить процессы, важные для интеллектуальных способностей, и, следовательно, улучшить клиническую траекторию РАС.

Хотя эти недавние теории РАС указывают на дефицит исполнительных функций, в этой области в настоящее время отсутствует научно обоснованное вмешательство, которое непосредственно решает дефицит исполнительных функций. Существующие вмешательства при РАС (в основном состоящие из развития поведенческих навыков) сложны в применении и требуют высококвалифицированного персонала. В результате эти подходы предъявляют чрезвычайно высокие требования к клиникам и практикующим врачам, создающим длинные списки ожидания. Эти подходы плохо доступны для многих семей и школ. Самым поразительным и постоянным ограничением существующих вмешательств является явное отсутствие переноса приобретенных навыков в другие условия и контексты. Это означает, что новое выученное поведение ограничено конкретным контекстом, в котором оно обучается. Обобщение на другие задачи и контексты является отличительной чертой когнитивного обучения, этот подход можно использовать дома через персональный компьютер, обеспечивающий большую доступность, и его можно использовать в сочетании с развитием поведенческих навыков для повышения восприимчивости ребенка к обучению. Таким образом, когнитивная тренировка может дать многообещающие результаты в тех областях, где существующие методы лечения показали ограничения.

Настоящий проект предполагает сначала разработать программу когнитивного обучения на основе программного обеспечения, адаптированную к когнитивным потребностям детей с РАС (Cognitive Assessment and Video-game Intervention Solutions, CAVINS) (этап 1), а затем изучить эффективность программы с помощью клинических испытаний и визуализации головного мозга (клинические испытания и этапы визуализации). Компонент визуализации предоставит возможность узнать о нейронной структуре некоторых целевых когнитивных процессов, а также об изменениях, вызванных обучением в каждом процессе. Это вмешательство будет нацелено на несколько функций, связанных с РАС, таких как способность переключать внимание на другой аспект задачи, тормозной контроль, рабочая память, планирование, рассуждение, избирательное внимание и обработка лица. На этапе визуализации, в качестве нашего первого шага, исследователи будут использовать функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для выявления вызванных тренировкой изменений в мозге, связанных со сдвигом установок и подавлением реакции.

Торможение реакции состоит из двух различных форм: сдерживания реакции и отмены реакции. Предотвращение инициирования ответа характеризует процесс ограничения, тогда как прекращение ответа, который уже идет, представляет собой процесс отмены. Кроме того, способность контролировать, обнаруживать и корректировать поведение после ошибочного ответа представляет собой обработку ошибок и является неотъемлемым компонентом торможения ответа. Было высказано предположение, что трудности с торможением реакции ответственны за стереотипное и повторяющееся поведение, наблюдаемое при РАС, предсказывают «теорию разума» у дошкольников и связаны с измененной связью между лобной корой и стриарной и теменной областями, а также объемом. различия и измененное развитие полосатого тела. Точно так же более низкая точность в задачах со сменой установок связана со сниженной активацией лобной, стриарной и теменной коры и, как предполагается, ответственна за умственную негибкость, ограниченное и повторяющееся поведение, наблюдаемое при РАС.

Несколько исследований с визуализацией продемонстрировали изменения в базовой нейронной сети после завершения когнитивной тренировки у здоровых взрослых. Однако подобных исследований у детей очень мало. В настоящее время нет исследований, в которых изучались бы вызванные тренировками изменения мозга у детей с РАС. Результаты настоящего проекта раскроют преимущества когнитивного обучения при РАС, обобщение и сохранение потенциальных преимуществ, определят биологические изменения, связанные с обучением, и дадут столь необходимое понимание пластичности систем, поддерживающих две когнитивные функции, связанные с РАС.