Влияние велосипедных интервенций на когнитивные функции у детей с аутизмом (Cycling&Autism)

ФОН Исполнительные функции (ИФ) — планирование, когнитивная гибкость, рабочая память и торможение — были значительно нарушены при расстройстве аутистического спектра (РАС). Пилотное РКИ 2021 года той же командой (Med Sci Sports Exerc 2021;53:1417-24) показало, что только дети, которые научились ездить на настоящем велосипеде (n=24), улучшили ИФ; стационарная езда на велосипеде не дала такого эффекта. Таким образом, когнитивное улучшение было обусловлено приобретением навыков, а не только аэробной подготовкой.

ГИПОТЕЗА

Улучшения были вызваны двумя механизмами, задействованными во время обучения езде на настоящем велосипеде:

(A) динамическое равновесие (вестибулярная/проприоцептивная нагрузка) (B) пространственное обновление во время самостоятельного перемещения в пространстве

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ Это исследование представляло собой рандомизированное контролируемое испытание (РКИ) с четырьмя группами, с равным распределением в три интервенционные группы — обучение езде на велосипеде (LTB), велотренажёр (BT), езда на велосипеде с дополнительными колёсами (TW) — и одну активную контрольную группу (стационарная езда на велосипеде, SC). Оценки проводились на исходном уровне (T1), в середине интервенции (T2, одна неделя) и после интервенции (T3, 2 недели) для оценки исполнительной функции (ИФ), BDNF и ВСР.

Сбор данных Каждый участник выполнял набор нейропсихологических оценок, в ходе которых регистрировались различные компоненты ИФ. Каждая оценка длилась 15 минут, за которыми следовал 5-минутный перерыв для предотвращения когнитивной усталости у участников. Нейропсихологические оценки проводились за час до начала первой интервенции упражнений (T1: исходный уровень), 4-й интервенции (T2: середина интервенции) и последней интервенции упражнений (T3: после интервенции). Оценка в середине интервенции предоставляет ценную информацию о том, какая доля дисперсии ИФ объясняется дисперсией в записях ВСР. Оценка ВСР проводилась через 10 минут после окончания первой (T1), 4-й (T2) и последней (T3) интервенций с использованием часов Garmin Venus 2S, наручного устройства, валидированного для краткосрочной записи ВСР. Во время 5-минутного периода сидячего отдыха в тихой обстановке участники выполняли тест Health Snapshot по запросу (2 минуты) для захвата парасимпатического восстановления после упражнений. Для обеспечения комфорта и качества данных детям было предписано носить часы Garmin Venus 2 только в период отдыха, и их просили оставаться неподвижными и дышать естественно. Оптический датчик сердечного ритма Elevate V4 в Garmin Venu 2 записывал данные межбитовых интервалов, которые обрабатывались приложением Garmin Connect для вычисления RMSSD. Эти процедуры были стандартизированы между группами для минимизации вариабельности из-за факторов окружающей среды или процедурных факторов. Тем временем, образцы мочи участников собирались в 120-мл стерильные стаканчики в T1, T2 и T3. По завершении образцы оперативно транспортировались из домов участников в лабораторию Отдела химической патологии, расположенную в больнице Принца Уэльского.

УЧАСТНИКИ Шестьдесят два участника с лёгкой до умеренной степенью РАС, в возрасте 8-12 лет, были набраны из специальной школы для детей с интеллектуальными нарушениями, Китайской YMCA Гонконга и велосипедной компании в Гонконге, имеющей существующие исследовательские связи с командой исследования. Критерии включения: (1) диагноз РАС по DSM-5 и ADOS-2; (2) невербальный IQ >40 (Шкала интеллекта Векслера для детей, пересмотренная в Китае); (3) способность следовать инструкциям и выполнять интервенции/оценки с помощью; (4) отсутствие дополнительной регулярной физической активности (помимо школьных уроков физкультуры) в течение 2 месяцев до исследования; и (5) новичок в езде на двухколёсном велосипеде (<10 секунд самостоятельной езды). Критерии исключения включали: (1) дальтонизм; (2) медицинские состояния, ограничивающие выполнение упражнений (например, астма, судороги); (3) история травмы мозга или сложных неврологических расстройств и (4) ожирение [>95-й процентиль ИМТ]. Скрининг проводился психологом и психиатрическим врачом, при этом аутистические черты, сообщаемые родителями, оценивались с помощью Шкалы социальной отзывчивости, второе издание (SRS-2). После скрининга пятьдесят шесть подходящих участников были рандомизированы в одну из четырёх групп с использованием блочной рандомизации (размер блока = 4) для обеспечения равного распределения. По завершении исследования количество участников по группам составило: LTB (n=13, 1 выбывший на T2), BT (n=12, 2 выбывших на T2), TW (n=14) и SC (n=12, 2 выбывших на T2).

ИНТЕРВЕНЦИИ Все интервенции длились 2 недели, включая 8 сессий (4 сессии в неделю, по 45 минут каждая) в школьных залах/гимнастических залах, под руководством квалифицированного тренера по велоспорту (Гонконгская ассоциация велоспорта) с помощью помощников-студентов (соотношение персонала к участнику 1:1). Каждая интервенционная сессия состояла из 10-минутной подготовки и разминки, 30-минутной тренировки на велосипеде и 5-минутной заминки. Интенсивность упражнений контролировалась путём опроса участников каждые 10 минут во время упражнений для указания их оценок воспринимаемого напряжения (целевой диапазон: 3-5). Расстояние езды на велосипеде измерялось спидометрами для нестационарных групп (LTB, TW) для обеспечения эквивалентного пространственного воздействия. Участники получали положительное вербальное подкрепление в виде похвалы за их усилия во время интервенций, и их улучшения визуализировались с помощью графиков, хранившихся в детской спальне дома (например, список достижений: расстояние; умение использовать другой набор колёс и умение самостоятельно трогаться с места). Для группы стационарной езды на велосипеде участникам предоставлялся график совокупного общего времени, проведённого на велосипеде, или эквивалентного расстояния. Помимо группы LTB, все участники в других группах были обучены езде на велосипеде после T3, чтобы признать их вклад в исследование.

Обучение езде на велосипеде (LTB): Участников просили ездить на обычном велосипеде с дополнительными колёсами. Затем участники переходили к двухколёсному велосипеду. Чтобы удерживать участников на кривой обучения, в случае, если участники успешно освоили навык езды до конца интервенционного периода, их просили проехать через полосу препятствий, которая ПОСТЕПЕННО становилась более сложной для прохождения. Полоса препятствий была разработана фокус-группой, состоявшей из четырёх учителей физкультуры из участвующих школ и одного опытного тренера по велоспорту с более чем 5-летним опытом тренерской работы.

Велотренажёр (BT): Участники этой группы сначала учились ездить на обычном велосипеде с его задним колесом и дополнительными колёсами на ролике и передним колесом на держателе. Затем они переходили к езде на двухколёсном велосипеде с задним колесом на ролике (без дополнительных колёс) и, наконец, к обычному двухколёсному велосипеду на роликах.

Езда на велосипеде с дополнительными колёсами (TW): Участники этой группы должны были ездить на велосипеде с дополнительными колёсами на протяжении всего исследования. Они также проезжали через полосу препятствий по мере того, как становились более опытными в езде.

Стационарная езда на велосипеде (SC): Участники этой группы должны были ездить на стационарном велосипеде, с отслеживанием прогресса через графики совокупного времени/расстояния.

СТАТУС ИССЛЕДОВАНИЯ Набор: 62/62 (завершён 30 июня 2023 г.) Последний визит последнего участника: 30 июня 2023 г. Блокировка данных: 31 августа 2024 г. Основная рукопись будет подана в журнал Autism для рецензирования.

БЕЗОПАСНОСТЬ Серьёзных нежелательных явлений не произошло; незначительные ссадины (n=1) были обработаны на месте.

ФИНАНСИРОВАНИЕ И ЭТИКА Финансирование: RGC General Research Fund 18616522 (HK$814,430). Одобрено: HREC-EdUHK 2021-2022-0397 (15 июня 2022 г.).