справжня

  • реферат
  • вступ
  • Матеріали і методи
  • учасників
  • процедури
  • Методи візуалізації
  • Статистичний аналіз
  • результат
  • Результати FMRI
  • обговорення

реферат

Є дані про функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) широко розповсюдженої дисфункції в нервовій системі із залученням префронтальної, смугастої та тім’яної областей мозку у дітей та підлітків із розладом дефіциту уваги та гіперактивності (СДУГ). 1, 2, 3, 4 моделі гризунів СДУГ, 1 дані фМРТ у препубертатного віку 4 та підлітків 2, 3 хлопчиків, а також дані структурної візуалізації у дітей 5 із СДУГ підтримують широкомасштабну дисфункцію правої півкулі, включаючи префронтальну кору, стриатум, і тім'яної частки. Така дисфункція може сформувати нервовий субстрат дефіциту уваги та порушення пам’яті при розладі.

На сьогоднішній день дисфункція передньої смужки, пов'язана з дефіцитом гальмування відповіді, була основною гіпотезою СДУГ у цій галузі. 7 Функціональні МРТ-дослідження СДУГ зосереджуються майже виключно на пригніченні реакції та функції поперечно-смугастих областей мозку. 7, 8 Більшість досліджень повідомляє про знижену активацію поперечно-смугових областей мозку, особливо хвостатого ядра, 9, 10, а також передньо-лобових областей, включаючи праву передню кору і праву нижню передню частку. Однак висновки щодо пригнічення відповіді на fMRI не суперечили підвищеній активації лобової 9 та смугастої областей мозку.

Просторова робоча пам’ять є ключовим когнітивним процесом, який порушується при СДУГ. Недавній мета-аналіз виділяє просторову робочу пам'ять, більше ніж вербальну робочу пам'ять, як ключове когнітивне порушення при СДУГ. 12 Порушення пам’яті є клінічно важливим, оскільки воно сильно пов’язане з поганою успішністю в навчанні. 13 Насправді є вагомі докази того, що погана навчальна успішність пов'язана з порушенням робочої пам'яті, а не з симптомами неуважності та поведінки гіперактивності/імпульсивності. 14

Просторова робоча пам’ять підтримується головним чином верхніми та верхніми тім’яними зонами разом з бічними передніми ділянками. 15, 16 Також висловлюється припущення, що зміщення просторової уваги між об'єктами може бути одним із механізмів, за допомогою яких просторові відносини представлені в просторовій робочій пам'яті. На підтвердження цього твердження, дослідження fMRI, як просторова увага, так і просторова робоча пам’ять, показують перекриваючу активацію в лобно-тім’яній правій півкулі мереж. 16

Наша група вивчала хлопчиків-підлітків із комбінованим типом СДУГ (ADHD-CT) під час розумової ротації 3, що використовується як парадигматичний показник просторової робочої пам’яті. 17 За допомогою фМРТ ми виявили знижену активацію в зонах нижньої та кращої тім’яної кори та середніх лобових зон у підлітків із СДУГ-КТ. На відміну від цього, підвищена активація спостерігалася у верхній та середній часових областях, які були пов'язані з вентральним зоровим потоком для розпізнавання об'єктів, 18, ймовірно, передбачає підхід, заснований на більш об'єктивному підході до ролі розумової ротації. Підвищена активація була виявлена ​​також у групі ADHD-CT у задніх відділах цингулятів та середній верхній частині префронтальних ділянок, які функціонально пов'язані з мотиваційним зміщенням уваги. 19

Подібні ділянки мозково-передньо-тім'яної області правої півкулі нещодавно досліджувались із використанням завдань просторової уваги: ​​Booth et al. 20 повідомили про невелику ділянку недостатньої активації в правій верхній частці під час вибіркової уваги у дітей із СДУГ (9-12 років). Однак цей парієтальний дефіцит був лише незначним порівняно з великою і дуже значною фронто-смуговою дисфункцією, яка спостерігалася при пригніченні реакції у тих самих учасників. Подібним чином Конрад та співавт. 4 повідомляли, що дефіцит просторової уваги при СДУГ виникає головним чином через франтраципіальне порушення, яке є основою когнітивного та виконавчого контролю уваги. Попередні дослідження потенціалів, пов'язаних з подіями ЕЕГ, також надали значні докази дисфункції в задній системі уваги, що узгоджується з дефіцитом кортикальних механізмів, орієнтованих на увагу. 21, 22, 23

Матеріали і методи

учасників

У дослідження було включено 12 дітей чоловічої статі у віці 8-12 років (у середньому 11,1 ± 1,5 року), які відповідали критеріям DSM-IV для СДУГ-КТ. Діагноз був категорично визначений графіком інтерв’ю з дітьми з тривожними розладами (A-DISC), 26 напівструктурованих клінічних інтерв’ю з батьками дитини (батьками); і за розмірами згідно з Глобальним індексом Коннерса (CGI) 27, звіт батьків та/або вчителів, що оцінює основні домени симптомів СДУГ-КТ. Вторинний вік було використано 28 балів (середній коефіцієнт інтелекту: 103, 6 ± 11, 9).

Дванадцять здорових чоловіків були включені до вікової групи ADHD-CT (середнє значення 10, 2 ± 1, 3 роки). Нормальну поведінкову поведінку визначали у здорових учасників контролю за допомогою A-DISC, батьківської форми Контрольного списку поведінки дітей 29 та CGI, спеціально для скринінгу характеристик СДУГ. Показники IQ, визначені віковим тестом Вешлера, також знаходились у межах норми для кожної дитини (середнє значення 111, 9 ± 10, 9), і між двома групами не було суттєвої різниці.

Усі учасники були до підліткового віку (1-й ступінь Таннера), не мали інших медичних, неврологічних та психіатричних розладів і були правшами. Жоден учасник не був виключений через надмірний рух голови або неможливість провести МРТ. Інформована згода була отримана як від батьків, так і від дитини, і всі процедури були затверджені Комітетом з етики для експериментів з людьми в Королівській дитячій лікарні в Мельбурні, Австралія.

процедури

Під час сканування fMRI учасники проводили почергові тести базової лінії та розумової ротації, як описано вище. 3 Кожне дослідження включало одночасне представлення одного цільового стимулу вище фіксації та двох тестових стимулів нижче. Учасники натисканням кнопки повинні були вказати, який тестовий стимул відповідає цілі. Стимули розумового обертання складалися з тривимірних об’єктів куба Шепарда-Мецлера, причому цільовий і тестовий подразники відрізнялися на ± 30 або 60 ° обертання. Базова лінія вимагала оцінки того, який із двох просторових «шумових» ділянок перетворення Фур’є є найкращим візуальним порівнянням з ціллю. Стимули представляли протягом 10 с 1 з інтерстимуляційним інтервалом. Групи з трьох основних експериментів, що чергуються з трьома експериментами обертання (формування блоків по 33 с), були представлені у 12 блоках із загальною тривалістю сканування 6 хвилин 36 с. Стимули відображалися за допомогою програмного забезпечення E-Prime 1.0, проектованого на екран розміром 1,6 х 1,2 м внизу ліжка МРТ-сканера, а учасники розглядали їх за допомогою дзеркала, встановленого на головній котушці в МРТ-сканері.

Методи візуалізації

Дані були отримані на 3-T сканері GE Signa MR (GE Medical Systems, Phoenix, AZ, USA) в Інституті досліджень мозку, Austin Health, Мельбурн. Учасники лежали на спині, голови підтримували в об’ємній котушці. Для функціональної візуалізації були отримані Т2 * зважені градієнтні зображення ехо-площини (EPI) (TR = 3000 мс, TE = 40 мс, FA = 60 °, матриця 128 × 128 з роздільною здатністю 1,875 x 1,875 мм, 22 осьових перерізу). з товщиною зрізу = 4,5 + 0,5 мм зазору). Тому зображення цілого мозку отримували кожні 3 с, коли учасники чергували виконання ротації та базові завдання. Всього було придбано 136 обсягів зображень за 6-хвилинний та 36-хвилинний сеанси сканування. Для кожного учасника також були отримані структурні МР-зважені зображення Т1 з високою роздільною здатністю (TR = 120 мс, матриця 256 x 256 x 128, розмір вокселя = 0,9 x 0,9 мм, товщина перетину = 1,4 мм).

Статистичний аналіз

Статистичний аналіз загальної лінійної моделі (GLM) проводили за допомогою пакету FEAT в рамках FSL. Для аналізу GLM була використана модель, пов’язана з подіями. Оскільки окремі подразники були розділені порівняно довгим інтерстимуляційним інтервалом (11 с) перед швидким повторенням всередині блоків, модель подій дозволила більшу гнучкість у адаптації гемодинамічних реакцій до окремих стимулів у блоках. Початок обертання та стимули базового рівня окремо моделювались як дискретні події, включаючи похідні першого порядку (часові) та похідні другого порядку (дисперсії). Ця модель, пов'язана з подіями, включаючи тимчасові та дисперсійні похідні, дозволила забезпечити більшу гнучкість, щоб краще відповідати індивідуальним варіаціям часу та тривалості фактичних реакцій гемодинаміки на обертання та подразники базової лінії, як це було б у випадку із типовою моделлю дизайну блокованого шафи. Параметри розташування, що відображають ступінь руху голови (зміщення та обертання в напрямках x -, y -, z), також були включені в модель для врахування будь-яких відхилень, пов'язаних з рухом голови. За допомогою цієї моделі для кожного індивідуума створювався єдиний контраст, що представляє різницю між розумовим обертанням та основними експериментами.

Для групового статистичного аналізу в аналіз випадкових ефектів вставляли контрастні зображення першого рівня для кожної людини. Одноразові t-тести використовували для СДУГ-КТ та контрольних груп окремо для виявлення областей значної активації під час розумової ротації порівняно з вихідним рівнем. Незалежні t-тести були використані для виявлення областей, що демонструють суттєві відмінності в активації ADHD-CT порівняно з учасниками контролю. Значуща активація визначалася розміром кластера, використовуючи поріг на рівні кластера P, виправлений на 2, 81, P не скоригований

Статистичні статистичні карти активації, що показують: a ) регіони зі значною активацією під час ролі розумової ротації в контрольній та СДУГ групах окремо; a ( b ) регіони, що демонструють значно більшу активацію в контрольній групі порівняно з групою СДУГ під час розумової ротації.

Повнорозмірне зображення

Стіл в натуральну величину

Кілька областей продемонстрували значно більшу активацію в контрольній групі порівняно з групою ADHD-CT (Рисунок 1b; Таблиця 2). Учасники контролю продемонстрували значно більшу активацію в правій парієтильній ділянці (клин і прекунеус, BA 19) та в правій нижній тім'яній частці (BA 40). У префронтальній корі контрольна група продемонструвала значно більшу активацію, особливо в правому хвостатому ядрі, при цьому пік був чудовим в хвостатому тілі, але також втручався в хвостату головку. Не було областей, які демонстрували б значно більшу активацію ADHD-CT порівняно з контролем.

Стіл в натуральну величину

обговорення

Загалом у дітей із СДУГ-КТ виявлено порушення активації у великій ділянці правої тім’яної частки, включаючи праву нижню тім’яну кору та правий тім’яний вузол, тоді як значна активація СДУГ-КТ та контролю була виявлена ​​в лівій тім’яній частці. . діти. Ці відмінності в активації відбулися, незважаючи на відсутність різниці в поведінці в ролі розумової ротації, що свідчить про те, що відмінності в активації пов'язані не просто з гіршими показниками в групі ADHD-CT. Швидше, ці відмінності в активації можуть відображати дисфункціональне використання тієї самої та/або іншої дитячої стратегії за допомогою ADHD-CT для виконання завдання просторової робочої пам’яті, на додаток до свідомо охочого підходу кожної дитини. 4 Еквівалентний час реакції між групами ADHD-CT та здоровими учасниками свідчить про те, що відома методологічна різниця між конструкціями fMRI, пов’язаними з блоком подій, може не бути проблемою інтерпретації цих даних. 32

Однак ми очікували, що діти з СДУГ-КТ будуть робити більше помилок у ролі розумової ротації, ніж контролювати дітей, через те, що просторова робоча пам'ять є ключовою когнітивною областю, яка порушується при СДУГ-КТ. 12 У нашому попередньому дослідженні розумової ротації підлітки з СДУГ-КТ показали слабку ефективність (більше помилок), ніж контролі. 3 У цьому поточному дослідженні діти з СДУГ-КТ показали очікувану тенденцію, що призвело до 11% більше помилок, ніж середнє значення у контрольних групах. Аналіз величини ефекту показав, що це був відносно великий ефект (d = 0,76). Однак загальна ефективність сильно варіювала як у СДУГ-КТ, так і у контрольних групах, із sd ± 15% (СДУГ-КТ) та ± 14% (контролем). Отже, через високу мінливість показників дітей раннього віку та порівняно невеликі обсяги досліджуваних зразків, це дослідження може бути не чутливим до відмінностей у поведінці у цій віковій групі. 12 Така мінливість може бути наслідком нормального дозрівання лобно-тім'яних мереж, які є основою просторової робочої пам'яті з дитинства до підліткового віку. 33, 34

Тим не менше, завдання було дуже чутливим з точки зору функціональної візуалізації мозку. Всі діти були чітко залучені до завдання, виконуваного вище рівня шансів, і згодом фМРТ виявив значні моделі активації, пов'язані з виконанням цього завдання. Важливо відзначити, що фМРТ виявив значну відсутність активації в правій тім’яній корі та в хвостатому ядрі при СДУГ-КТ порівняно з дітьми контролю.

Порушення правої кори у дітей з СДУГ-КТ має значне значення як клінічно, так і поведінково. Впливові теорії приділяють просторову увагу правій півкулі домінуючої передньо-тім’яної мережі, яка пов’язана із смугастістю35, тоді як функціональні дослідження зображень мозку дають значні докази того, що функція уваги спирається на право-домінуючу передньо-тім’яну мережі. 36, 37, 38 Важливо також зазначити, що діти з СДУГ виявляють відносну неуважність на лівій стороні простору, подібно до напівнехтування, що свідчить про порушення правих півкульних механізмів уваги. 39

У цьому дослідженні ми чітко виявляємо порушення активації правої кори, пов’язані з розумовою ротацією/просторовою робочою пам’яттю у дітей із СДУГ-КТ. Це узгоджується з попереднім дослідженням підлітків із СДУГ-КТ 3 та недавнім дослідженням Бута та співавт. На малюнку 20 показано порушення активації правого тім’я під час завдання із зоровим вибором уваги у дітей із СДУГ. Це також узгоджується з дослідженнями потенційно-потенційного потенціалу (ERP), які показали зменшену амплітуду для зосередження орієнтації уваги на задні відділи мозку, що узгоджується з дисфункцією задньої тім’яної системи уваги. 21, 22, 23 Тому ми пропонуємо, щоб правильна тім’яна дисфункція при СДУГ-КТ була незалежною від розвитку, що спостерігається у підлітків 3 та дітей, і сприяє відомим клінічним та поведінковим дефіцитам, таким як розлад уваги та просторова робота. Пам'ять. 12

Передні ділянки активації у СДУГ-КТ та здорових дітей були значно нижчими, ніж ділянки СДУГ-КТ та здорових підлітків, що відповідає відомому нормальному зниженню активації лобового нерва у дітей порівняно з дорослими. 4 Важливо те, що подальшої посиленої активації дифузних та неефективних мереж кортикального спостереження середньої лінії у дітей із СДУГ-КТ не спостерігалося, як це було показано у підлітків із СДУГ-КТ. 3, 40 Це відрізняється від попередніх повідомлень про широко розповсюджену дифузну та неефективну активацію областей мозку у дітей із СДУГ із використанням завдань go/no go 8 та просторово орієнтованих 4 завдань fMRI, але це узгоджується з нещодавніми звітами з використанням інших завдань fMRI, які відомо, що він активує більш конкретні ділянки мозку. 20, 41, 42 Послідовність отриманих нами результатів у цьому та попередньому дослідженні 3 може бути частково обумовлена ​​зразками СДУГ, які є однорідними з точки зору введення, статі, віку та діагнозу (тобто лише ADHD-CT). Крім того, специфічність нашої ролі розумової ротації фМРТ дозволяє обмежити наші інтерпретації відомими взаємовідносинами мозку та поведінки, які існують внаслідок роботи приматів, що не є людьми, над просторовою робочою пам’яттю. 24, 25

Хвостате ядро ​​залишається ділянкою мозку, що є предметом значної патофізіології СДУГ-КТ: зменшений розмір хвостатого ядра є повторюваною знахідкою у дітей із СДУГ-КТ, 43, 44, хоча різниці в розмірах не спостерігається підлітковий вік. 44 Структурні ураження та дані функціональної візуалізації у тварин підтверджують асоціацію дисфункції хвостового ядра з ядерними симптомами СДУГ-КТ, дисфункцією робочої пам'яті та гальмуванням реакції. 1, 45 Хвостате ядро ​​має високу концентрацію дофамінергічних синапсів, що підтримують його функції, дофамін є ключовим нейромедіатором, як відомо, функціонально аберрантний при СДУГ. 46 Показано, що хвостате ядро ​​менш активне при СДУГ-КТ, використовуючи різні парадигми гальмування відповіді. 8, 9, 10 Нарешті, нещодавні знімки тензора дифузії свідчать про те, що хвостате ядро ​​знизило цілісність та організацію фіброзного тракту білої речовини у дітей із СДУГ-КТ. 47

Ядро хвостатої частини відіграє добре відому роль у несамовитих смугастих нейронних мережах, які підпорядковують себе виконавчому та когнітивному контролю уваги6, а через зв'язки з корою головного мозку відіграє вирішальну роль у просторовій робочій пам'яті. 15 Нейрофармакологічні дослідження показують, що СДУГ включає порушення регуляції як норадреналінової, так і дофамінової нейромедіаторних систем. 48 Дисрегуляція норадреналінової системи повинна призвести до неефективної функції задньої кіркової системи уваги, тоді як порушення регуляції дофаміну призводить до порушення функції передньої виконавчої системи. Отже, дисфункція цієї фронто-смугасто-тім’яної системи з порушеннями взаємодії між норадреналіновою та дофаміновою системами може сприяти появі доменів основних симптомів СДУГ-КТ.

Загалом, наші результати, що демонструють недостатню активацію правого хвостатого ядра та нижньої тім’яної кори у дітей з СДУГ-КТ, узгоджуються з новими моделями дисфункції правої півкулі, яка не залежить від стадії розвитку. Ці результати свідчать про великий дефіцит дозрівання, що впливає на функцію смугастого та тім'яного відділу у цих дітей.