Effekter av aerob träningsintervention hos ungdomar med uppmärksamhetsstörning/hyperaktivitetsstörning (ADHD)

Attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) är den vanligaste neuropsykiatriska störningen som drabbar 5-10% av barn över hela världen (7~8% i Taiwan) som kännetecknas av ett ihållande mönster av ouppmärksamhet och/eller hyperaktivitet/impulsivitet. Nyligen genomförd undersökning uppskattade att cirka 57 % av barn med ADHD kommer att fortsätta att ha ihållande symtom in i tonåren och i vuxen ålder. På grund av den dynamiska neurokognitiva utvecklingsprocessen, och övergången och bildandet av pedagogiska och sociala relationer, representerar ungdomar (13-17 år) kritiska perioder i livsfasen. Ny litteratur har föreslagit att de huvudsakliga tillstånden för ADHD är relaterade till kognitiva funktionsnedsättningar såsom hämmande kontroll, arbetsminne och kognitiv planering. Dessa brister stör utbildningsprocessen, skadar akademiska och sociala funktioner och minskar allvarligt livskvaliteten för ungdomar med ADHD.

Nyligen övervägs icke-invasiva hjärnstimuleringstekniker för att undersöka den neurala mekanismen för neuroutvecklingsstörningar inklusive ADHD. Tidigare studier med transkraniell magnetisk stimulering (TMS) i kombination med motorisk framkallade potentialer (MEPs; muskelkontraktion som svar på TMS) har rapporterat brister i specifika hämmande funktioner hos motorslingan vid ADHD. I linje med detta fann vår tidigare studie minskad intrakortikal hämning och förbättrad intrakortikal facilitering hos ADHD-personer jämfört med frisk kontroll (under granskning). Dessa fynd antydde att ADHD-orsaker härrör från störningar i storskaliga hjärnnätverk. Därför är det viktigt att förstå den neurofysiologiska mekanismen vid ADHD, och dessutom utveckla effektiva interventioner baserade på denna grund.

Aerob träning har föreslagits som en säker och billig tilläggsterapi för ADHD och är känd för att ha positiva effekter på kognition och beteendeprestanda hos barn och ungdomar. Den underliggande mekanismen beror åtminstone delvis på mekanismer för neuroplasticitet. Djurdata tyder på att neuronal excitabilitet förstärks av aerob träning genom att undertrycka gamma-aminosmörsyra (GABA)-ergisk hämning och underlätta aktiveringen av N-metyl-D-aspartat (NMDA) receptorer. Dessutom förbättrade aerob träning induktionen av långtidspotentiering (LTP) som tros spela en nyckelroll i de cellulära mekanismerna för inlärning och minne. Dessa fynd överensstämmer med mänskliga data. Våra och andra studier har visat att aerob träning kan förbättra kortikal excitabilitet genom att öka intrakortikal underlättande och minska hämning hos friska försökspersoner av TMS. På den kognitiva domänen har djurmodeller visat att aerob träning i hög grad påverkar olika kognitiva funktioner, inklusive inlärning och minne. På liknande sätt, i den mänskliga studien, främjar en enda anfall av lättintensiv aerob träning utförandet av en visuomotorisk noggrannhetsspårningsuppgift och verbalt minne. Metaanalytisk forskning har visat gynnsamma effekter av aerob träning med måttlig till kraftig intensitet på kognitiva prestationer hos människor. Specifikt för ADHD-populationen visade tidigare resultat signifikant förbättring av hämmande kontroll, bearbetningshastighet och uppmärksamhet efter akut aerob träning (30 min cykling: 5 min uppvärmning, 20 min kärnträning och 5 min nedkylning) kl. måttlig intensitet. Sammantaget tyder dessa studier på att effekten av aerob träning kanske inte är begränsad till det motoriska området. Dessutom kan de positiva effekterna av aerob träning på kognitiva processer och kliniska resultat orsakas av dess medierande effekter på neurala mekanismer.

Enligt vår erfarenhet av forskning är vi intresserade av den neurofysiologiska grunden för effekterna av de akuta effekterna av kontrollerade aeroba träningsintensiteter hos ungdomar med ADHD, dess inblandning i kognitiva processer och kliniska resultat. Kombinerad tillämpning av neurofysiologiska inspelningsverktyg, inklusive icke-invasiv hjärnstimulering, är lämpade för att utforska effekten av aerob träning på kortikal fysiologi av motorisk och prefrontal cortex, och det funktionella sambandet mellan kognition och klinisk prestation hos människor. Vi kommer att tillämpa TMS för att erhålla framkallade potentialer registrerade antingen med elektromyografi (EMG) eller EEG för kortikal excitabilitet, även med avseende på bidragen från specifika sändare och neuromodulatorer, såsom glutamat och GABA, över uppgiftsrelevanta målområden såsom motoriska och prefrontala bark. Dessutom kommer vi att kombinera kognitiva uppgifter (t.ex. hämmande kontroll, arbetsminne och kognitiva planering) för att utforska sambandet mellan de neurofysiologiska effekterna av aerob träning och respektive kognitiva och kliniska förändringar. Studien kommer att vara avgörande för att sätta ett konceptuellt ramverk för att utveckla alternativ behandling vid ADHD, särskilt för aerob träningsintervention. Dessutom bidrar resultaten från studien till att lägga grunden för både vetenskaplig och klinisk tillämpning hos ungdomar med ADHD.