加速儿科运动学习 (AMPED)

背景与基本原理：可塑性可能在发育中的大脑中得到增强，但人们对其机制知之甚少。 经颅直流电刺激 (tDCS) 等脑刺激技术可调节运动皮层的兴奋性和可塑性。 我们小组和其他人的研究表明，使用 tDCS 进行的神经调节试验在儿童中既安全又可行。 最近，研究人员证明，传统的 tDCS 可以增强健康儿童的运动学习能力。 此外，高清 tDCS (HD-tDCS) 的最新进展为集中刺激大脑区域提供了机会。 迄今为止，HD-tDCS 尚未在儿童中进行过研究。

建立 tDCS 增强运动学习的能力对运动障碍儿童具有治疗意义。 围产期中风是偏瘫性脑瘫的主要原因，大多数幸存者终生身体残疾。 我们实验室和其他实验室的新兴模型已经定义了中心治疗目标，大脑刺激可以增强运动学习和功能。 了解 tDCS 对运动学习的影响及其大脑内的潜在变化对于推进此类干预至关重要。

研究问题和目标：在此，研究人员建议描述 tDCS 对健康儿童运动学习的影响。 本研究的主要目的是确定在训练与传统阳极 tDCS、HD-tDCS 或假 tDCS 配对时运动技能习得的变化。 多个次要目标将描述在与 tDCS 配对的运动学习过程中发生的大脑生化和感觉运动变化。 次要目标还将评估 HD-tDCS 在健康儿童中的安全性。

伦理：本研究已获得卡尔加里大学研究伦理委员会的批准。

设计：随机、双盲、假对照试验，以评估 tDCS 和 HD-tDCS 增强运动学习的能力。

方法：将通过健康婴儿和儿童临床研究计划招募儿童。

培训任务将包括用左手执行普渡钉板测试 (PPTL)。 这个简单的运动学习任务是复杂的、功能相关的运动学习的经过充分验证的任务。 PPTL 在成人和学龄儿童的健康和疾病运动学习研究中表现出良好的敏感性。 PPTL 将连续五天进行，以监测运动学习。

孩子们将参加阿尔伯塔儿童医院的无创脑刺激实验室。 受试者将被随机分配到三个刺激组之一（假 tDCS、常规阳极 tDCS、HD-tDCS）。 将进行基线测量，包括：磁共振神经成像（解剖成像、功能神经成像和磁共振波谱）、经颅磁刺激神经生理学（左右运动皮层的运动映射）、使用运动机能学仪器评估正常和正常运动的感觉运动功能变化改变伸手动作（KINARM；手臂定位匹配、运动感觉、视觉引导伸手和物体击打任务）、运动功能变化（PPT、捷成-泰勒测试、系列反应时间任务）和感官辨别措施（振幅辨别、时间顺序判断） 、时间顺序判断任务、持续时间辨别任务、混杂持续时间辨别任务和单点适应任务。

按照基线措施，受试者将坐在舒适的椅子上，PPTL 测试在他们面前的桌子上进行。 随机分配到假或常规阳极 tDCS 的参与者将配备两个 25cm2 电极（阳极在右侧初级运动皮层上方，阴极在对侧眶上区域上方）或一个包含四个小圆形电极的 EEG 帽（HD-tDCS，1 个阳极位于右初级运动皮层，4 个阴极以环形方式围绕阳极）。 将进行 PPTL 的三个干预前试验。 然后，所有受试者的 tDCS 将在 45 秒内增加到 1 毫安。 120 秒后，电流将下降至 0 毫安（假 tDCS）或持续总共 20 分钟。 PPTL 将在刺激开始后 5、10 和 15 分钟以及刺激结束后进行（每个时间点重复 3 次）。 然后将完成 tDCS 安全性和耐受性调查问卷。

在接下来的连续三天内将进行相同的 tDCS 治疗、PPTL 培训以及安全性和耐受性问卷调查。 在研究第 5 天，参与者将再次重复 PPTL 训练与 tDCS 治疗相结合。 在 tDCS 和 PPTL 培训之后，将重复磁共振神经成像、经颅磁刺激神经生理学、感觉运动功能变化、运动功能变化和感觉辨别措施，以评估运动学习和 tDCS 引起的变化。

参与者将在培训后六周返回，在那里将重复进行磁共振神经影像学、经颅磁刺激神经生理学、感觉运动功能变化、运动功能变化和感觉辨别措施，以评估长期变化。

数据分析：所有结果变量将在三个干预组（假 tDCS、常规 tDCS、HD-tDCS）中使用双向重复测量方差分析和适当的事后分析进行比较。 重复测量方差分析将区分干预（刺激类型）和时间（基线、训练后、训练后 1 个月）的影响。 Pearson 的相关性将在主要结果测量和次要结果测量之间进行。 将根据需要进行二次统计分析。