Effekten av kognitiv och fysisk träning hos överlevande av pediatrisk cancer

Mål och hypoteser:

Det övergripande syftet med denna studie är trefaldigt: för det första syftar denna studie till att fördjupa kunskapen om särskilda mönster av långvarig kognitiv funktionsnedsättning hos barncanceröverlevande. Att förstå karaktären av kognitiva brister i denna population kommer att vara till hjälp för att utveckla skräddarsydda terapeutiska strategier. För det andra är tillgången på väldesignad barnvänlig evidensbaserad träning av stor klinisk relevans för att förhindra skolproblem och ytterligare försämring av kognitiva funktioner. För det tredje kommer detektionen av träningsinducerade neuronala förändringar i strukturen av vit substans att ge insikt i den funktionella plasticiteten hos barnets hjärna. Dessutom skulle träningsinducerade förändringar i vit substans bygga starka bevis för effekten av den särskilda interventionen.

Följande hypoteser kommer att bedömas särskilt i denna studie:

1. Barn med anamnes på hjärntumörer (BT) visar särskilda problem med minne och uppmärksamhet, vilket resulterar i ett allmänt underskott i flera kognitiva områden. Barn med cancer i anamnesen utan inblandning av CNS visar färre problem än barn med cancer i anamnesen med BT i samma kognitiva domäner men fler problem än friska kontrollbarn.
2. Standardiserad arbetsminneträning leder till förbättring av arbetsminnesprestanda. Överföring av träningseffekten särskilt till områdena exekutiva funktioner, minne och uppmärksamhet förväntas.
3. Fysisk träning leder till förbättring av koordination, uthållighet och motorisk styrka. En överföring till flera kognitiva områden (dvs. exekutiva funktioner) och fysisk självuppfattning förväntas.
4. Efter arbetsminneträning och fysisk träning kommer den vita substansens struktur hos patienterna att visa betydande förändringar i fraktionerad anisotropi. Det kommer också att ske förändringar i funktionella anslutningar.
5. Neuropsykologiska effekter av träning kommer fortfarande att finnas efter 6 månader efter träning för båda experimentgrupperna.

Alla jämförelser kommer att utföras på individuell nivå (intraindividuell nivå, primärt mål) såväl som på interindividuell nivå (jämförelser mellan grupper, sekundärt mål). Signifikansnivån sätts till α = 0,05.

Deltagare:

Canceröverlevande: Forskare kommer att inkludera 150 barn och ungdomar i åldrarna 7-16 år som fått en initial diagnos av cancer med/utan CNS (centrala nervsystemet) involvering under de senaste 10 åren och avslutat sin behandling (kirurgi, strålning och/eller kemoterapi) ) minst 12 månader före deras deltagande i studien. Canceröverlevande kommer att rekryteras vid två olika specialiserade pediatriska enheter i Schweiz. För att minimera provets heterogenitet kommer barn med en historia av cancer utan CNS-inblandning och endast kirurgiskt avlägsnande av tumören utan efterföljande strålning och/eller kemoterapi att uteslutas från studien. På grund av den ökade sannolikheten för avhopp av barn med cancer i anamnesen i en longitudinell studie kommer fler än den statistiskt nödvändiga mängden deltagare (> 25 barn per grupp) att rekryteras för att nå tillräcklig statistisk styrka.

Friska kontroller: 40 friska barn och ungdomar (matchade för ålder och kön) kommer att inkluderas i den första bedömningen och fungerar som ett friskt kontrollprov. De kommer att rekryteras främst via sina syskon, som ingår i canceröverlevandegruppen och även från personliga bekanta bland sjukhuspersonal och studiemedarbetarna.

Design Den föreliggande studien är utformad som en randomiserad stratifierad kontrollerad studie som inkluderar två interventionsgrupper, en väntegrupp (barn med en historia av cancer [både CNS+ och CNS-] och en frisk kontrollgrupp (matchad för ålder och kön). Vissa barn i patientgruppen kommer att tilldelas en väntekontrollgrupp för att fastställa träningseffekterna (träningen börjar senare). Efter slumpmässig tilldelning till respektive villkor kommer interventionsmaterialet (XBOX eller dator), att installeras hemma hos deltagarna. Därmed kommer ett övervakat första träningspass att ske. De verkställande funktionerna före och efter samt mer detaljer om effekterna av en enskild interventionssession (på njutning, upphetsning etc.) kommer att undersökas. Därefter kommer respektive grupp antingen att följa en standardiserad datoriserad arbetsminnesutbildning eller en fysisk träning. Neuropsykologisk bedömning kommer att utföras före interventionen/träningen och återupptas med alla deltagare i slutet av minnesträningen eller fysisk träning och 6 månader efter träningen. Strukturell och funktionell avbildning kommer att utföras före och strax efter arbetsminneträning och fysisk träning. Ett 3 Tesla MRI-system för hela kroppen kommer att användas (Siemens; Erlangen, Tyskland). Anatomisk avbildning kommer att erhållas med en sekvens för T1-viktad strukturell hjärnavbildning med täckning av hela hjärnan. Strukturella anslutningsbilder kommer att förvärvas genom att använda en q-ball-sekvens, funktionell anslutning kommer att mätas genom att använda en multiband echo planar imaging-sekvens (MB EPI). För- och efterbearbetning av strukturdata kommer att utföras med hjälp av SPM8 (Welcome Departement of Imaging Neuroscience, London) och MATLAB-program (MATLAB version 8.2). För att utföra funktionella anslutningsanalyser används CONN fMRI connectivity toolbox 13.1 (Whitfield-Gabrieli & Nieto-Castanon, 2012). De fraktionerade anisotropi-kartorna tillhandahålls av Siemens programvara och kan användas direkt för ytterligare statistisk utvärdering.

Interventioner:

Alla 150 deltagare med en historia av cancer kommer att slumpmässigt men på ett stratifierat sätt tilldelas 3 grupper (grupp A, B och C) (se Fig.1).

Träning A: Grupp A (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) kommer att genomgå träningsprogram för arbetsminne. Barnen kommer att få individuell minnesträning baserad på datorprogrammet Cogmed RM (Klingberg et al., 2005) och handledas av utbildade neuropsykologer. Dess effektivitet vid användning med barn med cancer har nyligen publicerats (t.ex. Hardy et al., 2012). Barnen kommer att genomgå 25 träningspass "online"; varje pass tar cirka 45 minuter och består av ett urval av olika uppgifter som riktar sig mot arbetsminnets olika aspekter. Träningens svårighetsgrad anpassas alltid utifrån användarens prestation. Barnen kommer att utföra minnesträningsprogrammet hemma under en period av 8 veckor. Barnet och en legitimerad Cogmed RM-coach (neuropsykolog) kommer att granska och övervaka resultaten av varje dags träning online. I ett första pass på sjukhuset (Zürich eller Bern) planerar och strukturerar Cogmed RM-coachen träningen tillsammans med barnet och föräldrarna. Coachen kommer att ge veckovis tillsyn och feedback om barnets prestationer och framsteg via telefonsamtal till barnets hem. I det avslutande mötet med barnet och föräldrarna kommer träningsupplevelsen att gås igenom.

Träning B: Grupp B (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) kommer att få en fysisk träning som kan utföras hemma. Utbildningen kommer att baseras på Xbox Kinect-spel (t.ex. Shape Up) och omfattar spel och aktiviteter som jump'n'run-spel, fysisk träning och dansaktiviteter. Allt material kommer att tillhandahållas av Inselspital Bern. Ett träningspass tar cirka 45 minuter och kommer att genomföras 3 dagar i veckan under en period av 8 veckor.

Grupp C (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) kommer att fungera som en väntande kontrollgrupp och kommer att få antingen det fysiska eller arbetsminneträningsprogrammet efter genomförd neuropsykologisk bedömning II.