Ускорение моторного обучения в педиатрии (AMPED)

Предыстория и обоснование: Пластичность может повышаться в развивающемся мозге, но механизмы этого недостаточно изучены. Технологии стимуляции мозга, такие как транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS), модулируют возбудимость и пластичность моторной коры. Исследования, проведенные нашей группой и другими, показывают, что испытания нейромодуляции с tDCS безопасны и осуществимы у детей. Недавно исследователи продемонстрировали, что обычная tDCS может улучшить двигательное обучение у здоровых детей. Кроме того, недавние достижения в области tDCS высокого разрешения (HD-tDCS) предоставили возможность для очаговой стимуляции областей мозга. HD-tDCS до настоящего времени не исследовалась у детей.

Установление способности tDCS улучшать двигательное обучение имеет терапевтические последствия для детей с двигательными нарушениями. Перинатальный инсульт является основной причиной гемипаретического церебрального паралича, и большинство выживших страдают инвалидностью на всю жизнь. Новые модели из нашей и других лабораторий определили центральные терапевтические цели, посредством которых стимуляция мозга может улучшить двигательное обучение и функции. Понимание влияния tDCS на моторное обучение и лежащие в его основе изменения в мозге имеет важное значение для продвижения таких вмешательств.

Вопрос и цели исследования: здесь исследователи предлагают охарактеризовать влияние tDCS на моторное обучение у здоровых детей. Основная цель этого исследования - определить изменения в приобретении двигательных навыков, когда обучение сочетается с обычной анодной tDCS, HD-tDCS или фиктивной tDCS. Несколько вторичных целей будут описывать биохимические и сенсомоторные изменения в мозге, которые происходят во время двигательного обучения в сочетании с tDCS. Второстепенными задачами также будет оценка безопасности HD-tDCS у здоровых детей.

Этика: это исследование было одобрено Советом по этике исследований Университета Калгари.

Дизайн: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование для оценки способности tDCS и HD-tDCS улучшать двигательное обучение.

Методы: Детей будут набирать в рамках Программы клинических исследований здоровых младенцев и детей.

Учебное задание будет состоять из выполнения теста Purdue Pegboard Test (PPTL) левой рукой. Это простое задание на моторное обучение хорошо себя зарекомендовало для сложного, функционально значимого моторного обучения. PPTL продемонстрировал хорошую чувствительность к изменениям как в здоровых, так и в болезненных исследованиях моторного обучения у взрослых и детей школьного возраста. PPTL будет проводиться в течение пяти дней подряд для мониторинга двигательного обучения.

Дети будут посещать Лабораторию неинвазивной стимуляции мозга Детской больницы Альберты. Субъекты будут рандомизированы в одну из трех групп стимуляции (ложная tDCS, обычная анодная tDCS, HD-tDCS). Будут выполнены базовые измерения, в том числе: магнитно-резонансная нейровизуализация (анатомическая визуализация, функциональная нейровизуализация и магнитно-резонансная спектроскопия), нейрофизиология транскраниальной магнитной стимуляции (моторное картирование левой и правой моторной коры), сенсомоторные функциональные изменения, оцененные с использованием кинезиологического инструмента для нормального и Измененные дотягивающие движения (KINARM; сопоставление положения рук, кинестезия, визуально управляемое дотягивание и задание на попадание в объект), изменения двигательной функции (PPT, тест Джебсена-Тейлора, последовательное задание на время реакции) и меры сенсорной дискриминации (амплитудное различение, определение временного порядка , задача оценки временного порядка, задача различения длительности, различение длительности со смешением и задача адаптации одного места.

В соответствии с базовыми показателями испытуемые будут сидеть в удобном кресле, а тест PPTL будет находиться перед ними на столе. Участник, рандомизированный для имитации или традиционной анодной tDCS, будет оснащен двумя электродами площадью 25 см2 (анод над правой первичной моторной корой, катод над контралатеральной надглазничной областью) или колпачком ЭЭГ, содержащим четыре небольших круглых электрода (HD-tDCS, 1 анод расположен по центру над правая первичная моторная кора, 4 катода окружают анод в виде кольца). Будут проведены три предварительных испытания PPTL. Затем у всех испытуемых будет увеличиваться tDCS до 1 миллиампер в течение 45 секунд. Через 120 секунд ток либо снизится до 0 миллиампер (фиктивный tDCS), либо будет продолжаться в общей сложности 20 минут. PPTL будет выполняться через 5, 10 и 15 минут после начала стимуляции и после окончания стимуляции (3 повторения в момент времени). Затем будет заполнен вопросник по безопасности и переносимости tDCS.

Те же самые tDCS-лечение, обучение PPTL и опросники по безопасности и переносимости будут выполняться в течение следующих трех дней подряд. В день исследования 5 участники снова повторят обучение PPTL в сочетании с лечением tDCS. После обучения tDCS и PPTL будут повторяться магнитно-резонансная нейровизуализация, нейрофизиология транскраниальной магнитной стимуляции, сенсомоторные функциональные изменения, изменения двигательных функций и меры сенсорной дискриминации для оценки изменений, вызванных двигательным обучением и tDCS.

Участники вернутся через шесть недель после обучения, где будут повторяться магнитно-резонансная нейровизуализация, нейрофизиология транскраниальной магнитной стимуляции, сенсомоторные функциональные изменения, изменения двигательных функций и меры сенсорной дискриминации для оценки долгосрочных изменений.

Анализ данных: все переменные исхода будут сравниваться в трех группах вмешательства (фиктивная tDCS, традиционная tDCS, HD-tDCS) с использованием двустороннего дисперсионного анализа с повторными измерениями и соответствующим апостериорным анализом. Повторные измерения ANOVA будут различать влияние вмешательства (тип стимуляции) и время (базовый уровень, после тренировки, через 1 месяц после тренировки). Корреляции Пирсона будут выполняться между мерой первичного результата и мерой вторичного результата. Вторичный статистический анализ будет проводиться по мере необходимости.