Отслеживание рабочей памяти у детей и молодежи с тяжелым церебральным параличом

Рабочая память (WM) является одной из основных исполнительных функций (EF), которая охватывает когнитивные способности более высокого порядка, критически важную для оптимального функционирования повседневной жизни. WM определяется как наша способность временно хранить информацию, которая больше не присутствует, что позволяет нам манипулировать ее для значимого целенаправленного поведения, такого как принятие решений, решение проблем и рассуждения. WM включает в себя словесный WM и (невербальный) визуально -пространственный WM, два основных компонента, определяемые содержанием. Вербальный WM отвечает за временное хранение словесной информации, такой как буквы, слова, числа или наметимые объекты, и является сильным предиктором развития языка и понимания прочитанного. Visuo-Spatial WM является фундаментальным компонентом системы движения глаз, визуальным функционированием восприятия и является сильным предиктором арифметической производительности. WM связан с активной долгосрочной памятью, помогающей поиск хранимой информации из прошлого опыта, чтобы успешно выполнить задачу в настоящее время. WM практически участвует в большинстве (если не во всех) повседневных мероприятиях, от простых задач, таких как запоминание номера телефона или следующих инструкций, до очень сложных задач, связанных с обучением, академическими достижениями в области грамотности, счета и науки или понимания языка.

Одним из центральных ограничений человеческого познания является ограниченная способность WM, то есть количество и продолжительность информации, которая может храниться и манипулировать сразу. Низкая емкость WM поражает приблизительно 15% всех детей, из которых более 80% подвергаются очень высокому риску образовательного недостатка. С точки зрения его нервной основы, предшествующая работа последовательно выдвигала важную роль фронто-париетальных сетей в производительности WM с некоторыми вариациями в зависимости от типа стимула. У людей, обычно развивающихся (TD) людей, WM продолжает развиваться в детстве и пика в подростковом возрасте наряду с рядом структурных процессов созревания в мозге. Значительный дефицит WM был описан в множестве расстройств нервно -развития.

Церебральный паралич (CP) является наиболее распространенной причиной тяжелой физической инвалидности в детстве с распространенностью 1,6-3,4 на 1000 жиров. Он включает в себя группу нарушений развития движения и осанки, связанных с непрогрессивными поражениями в развивающихся плодах или младенческом мозге. CP классифицируется на спастические, дискинетические, атаксические и смешанные формы, а функционирование индивидуумов варьируется от легких до тяжелых уровней ограничений. В CP 41% всех людей не могут ходить самостоятельно, 23% не могут обрабатывать объекты, используя свои руки, а 32% невербальны. Моторные нарушения часто сопровождаются нарушениями познания и поведения. На сегодняшний день EF в CP недооцениваются, особенно в неамбилантных и невербальных случаях CP, где эти нарушения, как правило, упускаются из виду из-за проблем при поиске соответствующих инструментов оценки, которые не зависят от моторных и устных навыков. А именно, только 36,8% детей с тяжелыми моторными нарушениями в CP оценивали их когнитивное функционирование по сравнению с 96,5% детей с легкой CP. Как словесные, так и визуально -пространственные дефициты WM, по -видимому, присутствуют во всех формах CP и в большей степени, как увеличивается тяжесть функциональных ограничений. В CP дефицит WM связан с нарушением понимания прочитанного и арифметическими трудностями. Трудности к обучению присутствуют примерно в 40%, а нарушения визуального восприятия у 40-50% всех людей с CP.

В дополнение к центральным нервным изменениям, дети с CP также показывают измененное функционирование вегетативной нервной системы (ANS), о чем свидетельствует присущая изменчивости сердечного ритма (HRV). В популяции TD более высокие показатели WM (и EFS в целом) тесно связаны с повышенным ВСР, установленным маркером парасимпатического ANS Drive (облегчающий «отдых и дайджест»). Это говорит о том, что HRV также формирует важную индексацию маркера эффективной когнитивной функции. В TD повышенное ВСР сопровождается повышенной функциональной связностью мозга в состоянии покоя. Исследования относительного вклада различий в HRV в CP и их связь с недостатками EF и к основным функциональным сетям связности, ранее идентифицированными как связанные с WM, не были рассмотрены ни в каком предыдущем исследовании.

Люди с CP с серьезными двигательными нарушениями извлекают выгоду из технологии отслеживания глаз в качестве метода доступа к вспомогательным и альтернативным устройствам связи (AAC) и компьютерам для образования и досуга. Движения глаз отслеживаются инфракрасным датчиком и переводятся в движения курсора на экране, с помощью которых дети могут ориентироваться и выбрать интересные значки. Невербальные дети с CP имеют значительно нарушенное понимание языка, особенно заметное в спастическом CP. Технология отслеживания глаз приводит к повышению результатов связи, и она оказывает положительное влияние на качество жизни за счет повышения уровня активности, уровней участия, самоэффективности и самооценки. Имея в виду неоспоримые преимущества, использование AAC предъявляет большие требования к WM. Например, чтобы выразить желания и потребности, эти дети должны помнить символ интереса, все время проходя через массив символов, не все из которых одновременно присутствуют, запоминая наиболее эффективный путь, ингибируя возможные отвлечения и, наконец, определяя и выбирая целевой символ. Использование систем AAC может быть реальной проблемой для детей с низкой мощностью WM, что, вероятно, приводит к прекращению технологии и потерю возможностей и выгод. Люди с CP также демонстрируют более низкое качество движений глаз по сравнению с людьми TD, однако точность движения глаз может быть улучшена благодаря интенсивной тренировке для отслеживания глаз. Кроме того, методы отслеживания глаз ранее использовались для успешного индекса WM, метод, который еще не был исследован у людей с CP, но может иметь важные клинические последствия.

Компьютерное обучение WM стало новым неинвазивным вариантом лечения с огромным потенциалом для повышения способности WM и общего когнитивного функционирования. EF разделяют ограничения емкости и имеют перекрывающиеся нейронные системы, что объясняет обобщенный эффект обучения WM на другие когнитивные функции. Недавний систематический обзор синтезировал существующие данные о когнитивных вмешательствах в СР, подчеркивая, среди прочего, низкое качество существующих данных в программах обучения WM и необходимости будущих, более надежных исследований в CP. Предыдущие исследования в области когнитивных вмешательств (в целом) охватывают от вмешательств активности для повышения когнитивных способностей (т.е. Восхождение, танцы, гиппотерапия) к конкретным программам обучения, таким как программа движения на основе осознанности Mi-Yoga, Move-It-Improve-IT (MITII) и обучение Cogmed WM (CWMT). Из-за тяжелых моторных нарушений целевая группа тяжелых CP (уровни GMFCS IV-V) не способна выполнять мероприятия по активности скалолазания, танцев, гиппотерапии. Кроме того, они не могут выполнять программы, основанные на движениях, такие как Mi-Yoga и MITII, оставляя программу CWMT в качестве самой возможной программы обучения для детей и молодежи с тяжелым CP, которые могут получить доступ к своим компьютерам, используя для отслеживания глазных устройств. Другие компьютеризированные программы обучения вмешательства включают Smart (на этапах развития, не специфичные для обучения WM, тем самым не полезные для достижения целей проекта) и NeuroNup (https://www.neuronup.com/; Не специфично для обучения WM, а скорее исполнительных функций в целом), для которых в настоящее время существует только опубликованный протокол исследования РКИ в легком CP, однако авторы еще не опубликовали никаких результатов, поэтому нет никаких доказательств в поддержку его использования для повышения когнитивных способностей в целом и WM в конкретном.

CWMT в настоящее время является наиболее используемым программным обеспечением для обучения с наиболее эмпирическими доказательствами, доступными по его эффективности в разных популяциях. Само программное обеспечение опирается на адаптивное обучение с использованием алгоритмов, то есть сложности задач WM постоянно сохраняется на самом высоком уровне для оспаривания емкости WM, но все же соответствует способностям каждого пользователя. На обучение WM сильно влияет теория нейропластичности, которая опирается на повторное и адаптированное обучение, отсюда и адаптивный алгоритм. Изменения нейропластичности сообщались после различных групп населения, а также у недоношенных детей (включая немногих участников с CP). Несмотря на обширные исследования с использованием CWMT, общий вывод заключается в том, что повышенная способность WM в результате обучения неоднократно проявляла воздействие почти переноса, но неубедительные эффекты от дальнего передачи и удержания, последнее в значительной степени зависит от возраста, популяции, типа обучения и продолжительности. CWMT является лучшим программным обеспечением для обучения WM для использования в этом проекте по разным причинам: (1) оно предназначено специально для повышения потенциала WM, что не относится к другим компьютеризированным программам обучения, которые направлены на улучшение исполнительных функций в целом (включая когнитивную гибкость, внимание и т. Д.); Это является критическим моментом, который следует учитывать, поскольку основная цель этого проекта - оценить любые изменения, прежде всего, в качестве wm, а затем, если какие -либо навыки передаются на другие исполнительные функции; (2) Программа CWMT обладает значительно большим доказательством его положительного влияния на мощность WM, изучаемую в исследованиях высокого качества, (3) обучение структурировано с 25 сеансами, а задачи в рамках каждого сеанса адаптированы к способностям участника, предлагая целевой и индивидуальный опыт обучения, что имеет решающее значение, учитывая гетерогенность, которая характеризует CP как диагноз; (4) Сессии CWMT могут быть выполнены с использованием устройств отслеживания глаз, что имеет решающее значение для целевой группы детей и молодежи с тяжелой CP.

Эффективность обучения WM в CP остается в значительной степени неисследованной. Для знания исследователей, единственное исследование, в котором использовались CWMT (в качестве учебной программы с наиболее эмпирическими данными на сегодняшний день для улучшения потенциала WM) у детей со спастическим CP сообщили о значительных улучшениях после обучения как в навыках почти переноса, так и в большом передаче, в том числе в визуальных навыках, ингибировании и фонологической обработке. В двух исследованиях с использованием CWMT у детей с чрезвычайно низким и очень низким уровнем рождаемости (каждое исследование включало двух участников с CP), также сообщили о воздействии как на ближнем, так и в дальнем переносе, сохранившихся через 6-месячное наблюдение. Несмотря на многообещающие результаты, эти исследования исключали детей с CP с тяжелыми моторными нарушениями, оставляя разрыв в знаниях о важности для изучения.