tDCS и моторное обучение у детей с DCD

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) является одним из наиболее распространенных методов неинвазивной стимуляции головного мозга, но его применение в педиатрической популяции относительно не изучено. tDCS подает слабый электрический ток на кожу головы, чтобы модулировать возбудимость коры. Анодная стимуляция возбуждает стимулируемую область мозга. Анодальная tDCS, применяемая к моторной коре, противоположной тренируемой руке, улучшает моторное обучение в течение однодневных или многодневных тренировок (Reis 2009). tDCS продемонстрировала многообещающие эффекты в развивающемся мозге, включая потенциал для улучшения двигательных навыков, которые затем могут быть перенесены на другие необученные навыки у типично развивающихся детей (Ciechanski 2017). tDCS является безопасным и переносимым, а также осуществимым методом с легкими краткосрочными побочными эффектами (например, покраснением, покалыванием, зудом и жжением) у детей. Побочные эффекты обычно проявляются в местах расположения электродов и исчезают в течение нескольких минут после начала стимуляции (Кришнан, 2015).

В сочетании с двигательными вмешательствами tDCS может улучшить двигательную активность у взрослых (Reis, 2009, 2011) и детей (Gillick, 2014; Grecco, 2017; Kirton, 2017; Moura, 2016). В настоящее время он используется в сочетании с другими методами лечения (например, поведенческой терапией и нейрореабилитацией) у детей и подростков с нарушениями развития нервной системы (Muszkat, 2016), включая расстройство аутистического спектра (Amatachaya, 2014) и синдром дефицита внимания/гиперактивности (СДВГ) (Bandeira). 2016), а также двигательные расстройства, такие как церебральный паралич (Gillick 2014; Grecco 2017; Kirton 2017; Moura 2016). Однако влияние tDCS на обучение двигательным навыкам у детей с расстройством координации развития (DCD) в значительной степени не изучено.

DCD — это хроническое двигательное расстройство неизвестной этиологии, которым страдают 5-6% детей школьного возраста в Канаде (APA, 2013). DCD мешает успеваемости детей и ограничивает их способность участвовать в повседневной деятельности (например, печатать, одеваться, завязывать шнурки, кататься на велосипеде, пользоваться столовыми приборами), а также в профессиональной деятельности, отдыхе и играх (APA, 2013). .15 Впоследствии у детей могут развиться психосоциальные трудности, в том числе низкая самооценка, депрессия, тревога, одиночество, проблемы со сверстниками и плохое участие в физической и социальной деятельности (Zwicker, 2013). DCD — это пожизненное заболевание, и 75% детей с DCD будут продолжать испытывать двигательные трудности во взрослом возрасте, если они не получат надлежащего лечения (Kirby 2014). До половины детей с DCD также имеют сопутствующий СДВГ (Piek 1999).

Несколько областей мозга были вовлечены в DCD, включая мозжечок, базальные ганглии, теменную долю и части лобной доли (например, дорсолатеральную префронтальную кору или DLPFC) (Biotteau 2016). Первичная моторная кора (М1) расположена в дорсальной части лобной доли и функционально связана с другими моторными областями. Однако функциональная связь между M1 и областями мозга, участвующими в двигательных функциях и сенсомоторной обработке, такими как полосатое тело и угловая извилина, может быть снижена у детей с DCD (McLeod 2014). Ориентация на такие специфические области мозга при реабилитации может быть эффективной для улучшения двигательных результатов у пострадавших детей.

В настоящее время наиболее эффективными вмешательствами для улучшения двигательной активности детей с DCD являются подходы, ориентированные на задачу, которые сосредоточены на обучении конкретной задаче, а не на функциях организма, необходимых для выполнения задачи (Smits-Engelsman 2013). Для лечения детей с DCD обычно используется ряд ориентированных на выполнение задач подходов (Niemeijer, 2007; Polatajko, 2001). Исследователи считают, что стимуляция мозга может улучшить двигательное обучение и эффект ориентированных на выполнение задач подходов у детей с DCD. Чтобы лучше понять tDCS как лечение детей с DCD, в качестве первого шага важно выяснить, может ли tDCS улучшить обучение двигательным навыкам в этой популяции. Таким образом, исследователи стремятся провести рандомизированное, слепое, плацебо-контролируемое интервенционное исследование анодной tDCS по сравнению с M1 в сочетании с заданием на двигательное обучение, чтобы оценить его эффективность в обучении двигательным навыкам у детей с DCD. Это пилотное исследование для определения размера выборки для более крупного исследования.

ЦЕЛИ И ГИПОТЕЗЫ

Цель 1: определить, улучшает ли транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) двигательное обучение у детей с DCD.

Гипотеза 1: По сравнению с детьми из группы имитации, дети из группы стимуляции будут демонстрировать лучшие функциональные результаты, более быстрое моторное обучение на каждом занятии (онлайн-обучение) и после 3 занятий.

Цель 2: определить продолжительность влияния tDCS на моторное обучение у детей с DCD.

Гипотеза 2: дети в группе стимуляции сохранят свое двигательное обучение через 6 недель по сравнению с группой имитации.

МЕТОДОЛОГИЯ

Дизайн исследования: это исследование является рандомизированным, плацебо-контролируемым, двойным слепым. Участникам будет случайным образом назначена активная или фиктивная стимуляция.

Участники: дети будут набраны из установленных когорт детей с DCD, которые были оценены в Детской больнице Британской Колумбии или Детском медицинском центре Санни-Хилл (Ванкувер, Британская Колумбия) и которые соответствуют диагностическим критериям DSM-5 (Американская психиатрическая ассоциация, 2013).

Размер выборки: размер выборки был рассчитан на основе рандомизированного исследования, спланированного с фиктивным контролем, среди детей с типичным развитием, получавших M1 A-tDCS или фиктивную tDCS в течение 3 последовательных дней обучения Purdue Pegboard Test.4 Расчет размера выборки показал, что в общей сложности 14 субъектов, по 7 субъектов в группе, будут иметь мощность 95% для выявления улучшения в тесте Purdue Pegboard (величина эффекта = 2,58) с ошибкой типа 1 0,05.

Процедура: После скрининга и набора родители дают согласие, а дети соглашаются принять участие в исследовании. Мы рандомизируем детей в группы активной или фиктивной стимуляции; статистик рандомизирует участников, используя сгенерированные компьютером последовательные блоки от 4 до 6. Коды рандомизации будут храниться в запечатанных непрозрачных конвертах до включения в исследование. Аспирант-исследователь, прошедший подготовку в области трудотерапии, не будет знать групповых заданий и будет оценивать детей с помощью теста Purdue Pegboard Test (PPT; Tiffin 1968), теста моторных навыков Брюнинкса-Осерецкого-2 (BOT-2; Bruininks 2005) и оценки. Инструмент детского почерка (ETCH; Amundson, 1995). Затем дети будут получать 3 дня tDCS по 30 минут каждый день; в течение первых 10 минут дети проходят тестовую тренировку Purdue Pegboard Test Training (для оценки усвоения двигательной задачи), а затем в течение 20 минут учатся писать от руки с использованием «Printing Like a Pro!» (Монтгомери, 2017 г.) для оценки обучения функциональной моторике. задача). Трудотерапевт проведет повторную оценку детей в конце последнего дня обучения и еще раз через 6 недель.

Вмешательства

tDCS: Постоянный ток будет подаваться с использованием транскраниального электростимулятора, одобренного Министерством здравоохранения Канады (Soterix Medical Inc., Нью-Йорк, США) (Soterix Medical, 2016). Стимуляция будет воздействовать на кожу головы через два губчатых электрода размером 5×7 см, пропитанных физиологическим раствором: активный и эталонный. Простая система головного убора, включающая EASYpads и EASYstraps, будет удерживать электроды на месте. В группах активной стимуляции и имитации анод (активный электрод) будет располагаться над левой первичной моторной корой, а катод (референтный электрод) — над правым лбом в супраорбитальной области. Для локализации M1 будет использоваться международная электродная система электроэнцефалографии 10/20 (Klem 1999). Доминантная левая моторная кора будет стимулироваться, потому что исследователи стремятся одновременно тренировать доминирующую руку для двигательной обучающей задачи и функциональной задачи. Стимуляция будет применяться при 1 мА в течение 30 мин. Один мА анодной стимуляции может вызвать плотность тока мозга у детей, в среднем сравнимую с плотностью, наблюдаемой у взрослых, подвергшихся воздействию тока силой 2 мА (Kessler, 2013), и последующая возбудимость может длиться более одного часа (Молиадзе, 2015). Для групп активной стимуляции ток будет увеличиваться до 1 мА в течение 45-60 с, удерживаться в течение 30 минут и снижаться до 0 мА в течение 45-60 с. Для ложных групп стимуляция будет увеличиваться и удерживаться только в течение 60 с, прежде чем она будет медленно снижаться. Эта процедура, называемая Fade-in-Short Stimulation-Fade Out, показала свою надежность в качестве эффективной ложной техники, обеспечивая такую ​​же переносимость и кратковременное ощущение кожи головы, как и активная стимуляция как у взрослых (Ambrus 2012), так и у детей (Ciechanski 2017). В случае возникновения каких-либо «серьезных нежелательных явлений» (например, ожог кожи головы второй степени в месте накладки электрода или клинический припадок), происходящих в ходе исследования, оно будет немедленно остановлено.

Задание на моторное обучение: в течение трех дней подряд каждый ребенок будет выполнять пять блоков теста Purdue Pegboard Test: один блок до, три блока во время и один блок после tDCS. Каждый блок состоит из трех повторений теста Purdue Pegboard Test правой рукой. Дети должны как можно быстрее вставить булавки в доску за 30 секунд. Это займет до 10 минут времени стимуляции мозга.

Функциональная двигательная задача: после теста Purdue Pegboard каждый ребенок получит когнитивное вмешательство для навыков печати в течение 20 минут во время прохождения tDCS. "Печать как профессионал!" (Монтгомери, 2017 г.) — когнитивный подход к обучению печатному делу детей младшего школьного возраста — будет использоваться для обучения буквам, которые каждый ребенок с трудом печатает разборчиво, как это определено при формальной оценке почерка — ETCH (рукопись) (Amundson, 1995 г.) .

План анализа данных:

Тест Purdue Pegboard Test представляет собой основной интересующий результат. Чтобы измерить онлайн-обучение в течение одного сеанса и офлайн-обучение между сеансами, мы будем применять анализ ковариации с повторными измерениями (ANCOVA) с уровнем α, равным 0,05. Чтобы измерить эффект вмешательства и удержания, мы применим парный t-критерий и повторный анализ ANCOVA к первичным и вторичным результатам. Двусторонний ANCOVA и независимый t-критерий также будут использоваться для сравнения групп (стимуляция против имитации). Показатели MABC-2 и уровень внимания, оцениваемые с помощью индекса СДВГ Коннера, будут использоваться в качестве ковариант для учета индивидуальных различий во внимании и двигательных навыках.

Значимость:

Это первое в своем роде исследование, в котором изучается влияние стимуляции мозга на двигательное обучение у детей с DCD и интегрируются технологии для улучшения функционального двигательного обучения у детей с DCD. Это исследование будет способствовать планированию более эффективных вмешательств для этих детей, чтобы улучшить как их двигательные навыки, так и функциональные результаты. Кроме того, результаты будут интересны педиатрам (например, эрготерапевтам) и родителям, ищущим более эффективные подходы для таких детей, а также исследователям, студентам и политикам в области нейрореабилитации.