Kognitiv träning hos barn med ASD

1. INLEDNING Autismspektrumstörning (ASD) är en allvarlig neuroutvecklingsstörning som kännetecknas av bristande sociala och kommunikativa färdigheter, begränsad uppsättning intressen, aktiviteter och/eller repetitiva beteenden som vanligtvis observeras i tidig barndom. Prevalensen av ASD är cirka 1 av 68 barn och det är den snabbast växande utvecklingsstörningen. Kostnaden för att diagnostisera och behandla ASD uppskattas till cirka 236-262 miljarder dollar årligen.

Plasticitet hänvisar i stort sett till en organisms mottaglighet för förändring. Den mänskliga hjärnan visar en otrolig plastisk kapacitet. Flera neuronala nätverk kan upprätthålla samma kognitiva funktion (en mental förmåga) med olika system som stödjer samma funktion hos olika individer. Detta "många-till-en" struktur-funktionsförhållande är en form av plasticitet. Att undersöka neurala nätverk som ansvarar för en kognitiv process hos olika individer kan ge insikt i den plastiska kapaciteten hos den processen.

Kognitiv träning är centrerad på begreppet plasticitet. Det innebär upprepad träning av en specifik kognitiv process (eller flera processer) under flera veckor, varefter prestationsvinster förväntas på den tränade uppgiften såväl som olika otränade uppgifter som direkt eller indirekt involverar den eller de riktade kognitiva processerna. Generaliseringen av prestationsvinster till otränade uppgifter benämns "överföring" och är avgörande för träningens effektivitet. Kognitiv träning har använts för att åtgärda brister hos vuxna med stroke, multipel skleros, schizofreni, barn med arbetsminnesbrist, barn med ADHD, friska fördagisbarn, samt för att förbättra kognitiva prestationer hos friska unga vuxna och friska äldre vuxna. Ändå har fördelarna med denna intervention för barn med ASD fått relativt lite uppmärksamhet.

Ny forskning tyder på att störda mönster av kortikal utveckling vid ASD kan leda till dess kliniska manifestation. Mer specifikt har tidigare rapporter visat ett mönster av minskad kortikal anslutning på lång räckvidd och ökad lokaliserad funktionell anslutning vid ASD. Detta mönster har nyligen verifierats med hjälp av mycket stränga bildanalysmetoder. Denna förändrade funktionella anslutning kan vara särskilt störande för kognitiva funktioner som kräver integrerad informationsbearbetning såsom exekutiv funktion (kognitiva funktioner av högre ordning som styr andra kognitiva processer, t.ex. Medveten kontroll av tanke och handling), teori om sinne, ansiktsbearbetning, språk och kommunikation, som alla tidigare har fastställts som försämrade processer vid ASD.

Dessutom diagnostiseras cirka 50-70 % av barn med ASD med intellektuell funktionsnedsättning, vilket visar sig som kognitiva funktionsnedsättningar. Intellektuell funktionsnedsättning har visat sig placera barn med ASD i riskzonen för en "lågfungerande" bana under hela livet och riskerar att få svårare symtom. Kognitiv träning har visat sig förbättra exekutiva funktioner som ligger bakom intellektuell kapacitet såsom arbetsminne, flytande intelligens, exekutiva uppmärksamhet såväl som akademisk prestation. Kognitiv träning som levereras i tidig ålder kan stärka de processer som är viktiga för intellektuell kapacitet och därför förbättra den kliniska banan för ASD.

Även om dessa nya teorier om ASD pekar på brister i exekutiva funktioner, saknar detta område för närvarande en evidensbaserad intervention, som direkt tar itu med brister i exekutiva funktioner. De befintliga insatserna för ASD (huvudsakligen bestående av beteendeutveckling) är komplexa i administrationen och kräver högutbildad personal. Som ett resultat har dessa tillvägagångssätt ställt extremt höga krav på kliniker och läkare som skapar långa väntelistor. Dessa tillvägagångssätt har dålig tillgänglighet för många familjer och skolor. Den mest slående och konsekventa begränsningen av de befintliga interventionerna är en uppenbar brist på överföring av inlärda färdigheter till andra förhållanden och sammanhang. Det betyder att nya inlärda beteenden är begränsade till det specifika sammanhang där de tränas. Generalisering till andra uppgifter och sammanhang är en utmärkande styrka hos kognitiv träning, detta tillvägagångssätt kan användas hemma via en persondator som ger mer tillgänglighet, och det kan användas i samband med utvecklingen av beteendekompetens för att förbättra barnets mottaglighet för lärande. Således kan kognitiv träning ha potential att ge lovande resultat inom de områden där de befintliga behandlingarna har visat begränsningar.

Det aktuella projektet avser att först utveckla ett mjukvarubaserat kognitivt träningsprogram som är skräddarsytt för kognitiva behov hos barn med ASD (Cognitive Assessment and Video-game Intervention Solutions, CAVINS) (fas 1) och sedan undersöka programmets effektivitet genom kliniska prövningar och avbildning av hjärnan (kliniska prövningar och avbildningsfaser). Avbildningskomponenten kommer att ge möjlighet att lära sig om det neurala ramverket för några av de riktade kognitiva processerna samt träningsinducerade förändringar i varje process. Denna intervention kommer att inriktas på flera funktioner som är inblandade i ASD såsom förmågan att flytta uppmärksamheten till en annan aspekt av uppgiften, hämmande kontroll, arbetsminne, planering, resonemang, selektiv uppmärksamhet och ansiktsbehandling. Under avbildningsfasen, som vårt första steg, kommer utredarna att använda funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) för att identifiera träningsinducerade förändringar i hjärnan som är förknippade med set-shifting och responshämning.

Responshämning består av två distinkta former, begränsning av ett svar och avbrytande av ett svar. Att förhindra att ett svar initieras kännetecknar återhållningsprocessen, medan avbrytande av ett svar som redan pågår representerar annulleringsprocessen. Dessutom representerar förmågan att övervaka, upptäcka och justera beteende efter ett felaktigt svar felbearbetning och är en inneboende komponent i svarshämning. Svårigheter med responshämning har antagits vara ansvariga för det stereotypa och repetitiva beteendet som observerats vid ASD, förutsägande av "theory of mind" prestationer hos förskolebarn, och associerat med förändrad anslutning mellan frontal cortex och striatal och parietal regioner samt volym skillnader och förändrad utveckling av striatum. På samma sätt är lägre noggrannhet på set-shifting uppgifter associerad med minskad aktivering i frontala, striatala och parietal cortex och antas vara ansvarig för mental oflexibilitet, begränsade och repetitiva beteenden som observerats vid ASD.

Flera avbildningsstudier har visat modifieringar i det underliggande neurala nätverket efter avslutad kognitiv träning hos friska vuxna. Liknande studier på barn är dock mycket få. För närvarande finns det inga studier som har undersökt träningsinducerade förändringar i hjärnan hos barn med ASD. Resultaten från detta projekt kommer att avslöja fördelarna med kognitiv träning i ASD, generalisering och beständighet av potentiella fördelar, identifiera biologiska förändringar associerade med träning och ge välbehövlig insikt i plasticiteten hos systemen som stöder två kognitiva funktioner som är inblandade i ASD.