copiii

  • abstract
  • introducere
  • Materiale și metode
  • participanți
  • procedură
  • Metode de imagistică
  • Analize statistice
  • Rezultatul
  • Rezultate FMRI
  • discuţie

abstract

Există dovezi ale imagisticii prin rezonanță magnetică funcțională (RMN) a unei disfuncții pe scară largă în sistemele nervoase care implică regiunile cerebrale prefrontale, striatale și parietale la copii și adolescenți cu tulburare de hiperactivitate cu deficit de atenție (ADHD). 1, 2, 3, 4 modele de rozătoare de ADHD, 1 date fMRI la prepubertal 4 și adolescenți 2, 3 băieți și datele de imagistică structurală la copiii 5 cu ADHD susțin disfuncția pe scară largă a emisferei drepte, inclusiv cortexul prefrontal, striatul, și lobul parietal. O astfel de disfuncție poate forma un substrat neuronal al deficitului de atenție și al afectării memoriei în tulburare.

Până în prezent, disfuncția striatală frontală asociată cu deficite de inhibare a răspunsului a fost ipoteza principală a ADHD în domeniu. 7 Studiile funcționale RMN ADHD se concentrează aproape exclusiv pe inhibarea răspunsului și funcției regiunilor creierului striatal frenetic. 7, 8 Majoritatea studiilor raportează activarea redusă a regiunilor cerebrale striatale, în special a nucleului caudat, 9, 10, precum și a regiunilor prefrontale, incluzând cortexul anterior drept și lobul anterior inferior drept. Cu toate acestea, constatările privind inhibarea răspunsului fMRI au fost inconsistente cu activarea crescută a regiunilor frontale 9 și striatale ale creierului.

Memoria spațială de lucru este un proces cognitiv cheie care este afectat în ADHD. O meta-analiză recentă evidențiază memoria spațială de lucru, mai mult decât memoria verbală de lucru, ca o afectare cognitivă cheie în ADHD. 12 Deficiența de memorie este importantă din punct de vedere clinic, deoarece este puternic asociată cu performanțe academice slabe. 13 De fapt, există dovezi puternice că performanța academică slabă este legată mai degrabă de deficiența memoriei de lucru decât de simptomele neatenției și comportamentului de hiperactivitate/impulsivitate. 14

Memoria spațială de lucru este menținută în principal de zonele parietale superioare și superioare împreună cu zonele prefrontale laterale. 15, 16 De asemenea, s-a sugerat că schimbările în atenția spațială între obiecte ar putea fi unul dintre mecanismele prin care relațiile spațiale sunt reprezentate în memoria de lucru spațială. În sprijinul acestei afirmații, studiile fMRI, atât atenția spațială, cât și memoria spațială de lucru, arată activarea suprapusă în rețelele emisferului drept fronto-parietal. 16

Grupul nostru a studiat băieți adolescenți cu tip combinat de ADHD (ADHD-CT) în timpul rotației mentale 3, care este folosit ca o măsură paradigmatică a memoriei spațiale de lucru. 17 Folosind RMN, am constatat o activare redusă în zonele cortexului parietal inferior și mai bun și în zonele frontale medii la adolescenții cu ADHD-CT. În contrast, activarea crescută a fost observată în domeniile de timp superioare și mediane care au fost asociate cu fluxul vizual ventral pentru recunoașterea obiectelor, 18 sugerând probabil o abordare bazată pe o abordare mai obiectivă a rolului rotației mentale. Activarea crescută a fost găsită și în grupul ADHD-CT în cingulatele posterioare și zonele prefrontale superioare medii, care sunt asociate funcțional cu schimbarea motivațională a atenției. 19

Zone similare ale regiunii cerebrale parietale frontale a emisferei drepte au fost investigate recent folosind sarcini de atenție spațială: Booth et al. 20 au raportat o mică zonă de activare insuficientă în lobul superior drept în timpul atenției vizuale selective la copiii cu ADHD (9-12 ani). Cu toate acestea, acest deficit parietal a fost doar mic în comparație cu disfuncția fronto-striatală mare și extrem de semnificativă observată la inhibarea răspunsului la aceiași participanți. În mod similar, Konrad și colab. 4 au raportat că deficitele de atenție spațială în ADHD apar în principal din cauza afectării frantrancipiale, care stă la baza controlului atenției cognitive și executive. Studiile anterioare ale potențialelor asociate cu evenimentele EEG au furnizat, de asemenea, dovezi considerabile ale disfuncției sistemului de atenție posterior, în concordanță cu deficiențele mecanismelor corticale axate pe atenție. 21, 22, 23

Materiale și metode

participanți

Studiul a inclus 12 copii de sex masculin cu vârste cuprinse între 8-12 ani (medie 11,1 ± 1,5 ani) care au îndeplinit criteriile DSM-IV pentru ADHD-CT. Diagnosticul a fost definit categoric de un program de interviuri cu copii cu tulburări de anxietate (A-DISC), 26 de interviuri clinice semi-structurate cu părinții (părinții) copilului; și dimensional conform Conners Global Index (CGI) 27, un raport părinte și/sau profesor care evaluează principalele domenii ale simptomelor ADHD-CT. Au fost utilizate scorurile pentru vârsta secundară 28 (IQ mediu: 103, 6 ± 11, 9).

Doisprezece participanți bărbați sănătoși au fost incluși în grupul de vârstă ADHD-CT (medie 10, 2 ± 1, 3 ani). Comportamentul comportamental normal a fost determinat la participanții sănătoși de control prin A-DISC, forma părintească a Listei de verificare a comportamentului copilului 29 și CGI special pentru screening-ul caracteristicilor ADHD. Performanța IQ, determinată de testul de vârstă Weschler, a fost, de asemenea, în intervalul normal pentru fiecare copil (medie 111, 9 ± 10, 9) și nu a existat nicio diferență semnificativă între cele două grupuri.

Toți participanții erau pre-adolescenți (Tanner Grad 1), nu aveau alte tulburări medicale, neurologice sau psihiatrice și erau toți dreptaci. Niciun participant nu a fost exclus din cauza mișcării excesive a capului sau a incapacității de a efectua o scanare RMN. Consimțământul informat a fost obținut atât de la părinte, cât și de la copil și toate procedurile au fost aprobate de Comitetul de etică pentru experimente cu oameni de la Royal Children's Hospital din Melbourne, Australia.

procedură

În timpul scanării IRMF, participanții au efectuat teste alternante de rotație de bază și mentale, așa cum este descris mai sus. Fiecare studiu a implicat prezentarea simultană a unui stimul țintă deasupra fixării și a stimulilor cu două teste dedesubt. Participanții au fost obligați să indice prin simpla apăsare a unui buton care stimul de testare s-a potrivit cu ținta. Stimulii de rotație mentală au constat din obiecte cub tridimensionale Shepard-Metzler, cu stimuli țintă și test diferiți de rotație de ± 30 sau 60 °. Linia de bază a necesitat o evaluare a careia dintre cele două patch-uri „zgomot” ale transformatei Fourier spațiale a fost cea mai bună comparație vizuală cu ținta. Stimulii au fost prezentați timp de 10 s 1 cu un interval de stimulare. Grupuri de trei experimente de bază alternate cu trei experimente de rotație (formând blocuri de 33 s) au fost prezentate în 12 blocuri cu o durată totală de scanare de 6 minute 36 s. Stimulii au fost afișați folosind software-ul E-Prime 1.0, proiectat pe un ecran de 1,6 x 1,2 m în partea de jos a patului scanerului RMN, iar participanții le-au văzut cu o oglindă montată pe bobina capului în scanerul RMN.

Metode de imagistică

Datele au fost obținute pe un scaner 3-T GE Signa MR (GE Medical Systems, Phoenix, AZ, SUA) la Brain Research Institute, Austin Health, Melbourne. Participanții se întind pe spate cu capul sprijinit într-o bobină de volum. Pentru imagistica funcțională, s-au obținut imagini în plan de ecou cu gradient ponderat T2 * (EPI) (TR = 3000 ms, TE = 40 ms, FA = 60 °, matrice 128 × 128 la o rezoluție de 1,875 x 1,875 mm, 22 secțiuni axiale). cu grosimea tăierii = 4,5 + 0,5 mm decalaj). Prin urmare, imaginile cerebrale întregi au fost achiziționate la fiecare 3 secunde, pe măsură ce participanții au alternat între efectuarea sarcinilor de rotație și de bază. Un total de 136 de volume de imagine au fost achiziționate pe sesiune de scanare de 6 minute și 36 de minute. Au fost obținute și imagini structurale T1 ponderate MR cu rezoluție înaltă pentru fiecare participant (TR = 120 ms, matrice 256 x 256 x 128, dimensiunea voxelului = 0,9 x 0,9 mm, grosimea secțiunii = 1,4 mm).

Analize statistice

Analiza statistică a modelului liniar general (GLM) a fost efectuată folosind pachetul FEAT din FSL. Un model legat de evenimente a fost utilizat în analiza GLM. Deoarece stimulii individuali au fost separați de un interval de interstimulare relativ lung (11 s) înainte de a se repeta rapid în cadrul blocurilor, modelul legat de eveniment a permis o mai mare flexibilitate în adaptarea răspunsurilor hemodinamice la stimulii individuali din cadrul blocurilor. Debutul rotației și stimulii de bază au fost modelați separat ca evenimente discrete, inclusiv derivate de ordinul întâi (temporale) și derivate de ordinul doi (dispersii). Acest model legat de evenimente, inclusiv derivații temporali și dispersivi, a permis o mai mare flexibilitate pentru a se potrivi mai bine cu variațiile individuale ale calendarului și duratei răspunsurilor hemodinamice efective la stimuli de rotație și de bază, așa cum ar fi cazul unui model tipic de proiectare a cabinetului blocat. Parametrii de aranjament care reprezintă gradul de mișcare a capului (deplasarea și rotația în direcțiile x -, y -, z) au fost, de asemenea, incluși în model pentru a ține cont de orice abateri asociate cu mișcarea capului. Cu acest model, a fost generat un singur contrast pentru fiecare individ, care reprezintă diferența dintre rotația mentală și experimentele de bază.

Pentru analiza statistică de grup, imaginile de contrast de primul nivel pentru fiecare individ au fost inserate în analiza efectelor aleatorii. T-testele unice au fost utilizate pentru ADHD-CT și grupurile de control separat pentru a identifica zonele de activare semnificativă în timpul rotației mentale comparativ cu valoarea inițială. Testele t independente au fost utilizate pentru a identifica zonele care prezintă diferențe semnificative în activare în ADHD-CT în comparație cu participanții la control. Activarea semnificativă a fost definită de dimensiunea clusterului, folosind un prag la nivelul clusterului P corectat cu 2, 81, P necorectat

Hărți statistice de activare statistică care arată: A ) regiuni cu activare semnificativă în timpul rolului de rotație mentală în grupurile de control și ADHD separat; A ( b ) regiuni care prezintă o activare semnificativ mai mare în grupul de control comparativ cu grupul ADHD în timpul rotației mentale.

Imagine la dimensiune completă

Tabel în dimensiune completă

Mai multe zone au prezentat o activare semnificativ mai mare în grupul de control comparativ cu grupul ADHD-CT (Figura 1b; Tabelul 2). Participanții la control au prezentat o activare semnificativ mai mare în zonele parietilice drepte (cuneus și precuneus, BA 19) și în lobul parietal inferior drept (BA 40). În cortexul prefrontal, grupul de control a prezentat o activare semnificativ mai mare în mod specific în nucleul caudat drept, vârful fiind excelent în corpul caudat, dar, de asemenea, interferând cu capul caudat. Nu au existat zone care să arate o activare semnificativ mai mare în ADHD-CT în comparație cu martorii.

Tabel în dimensiune completă

discuţie

În general, copiii cu ADHD-CT au prezentat activarea afectată într-o zonă mare a lobului parietal drept, inclusiv cortexul parietal inferior drept și nodul parietal drept, în timp ce activarea semnificativă pentru ADHD-CT și control a fost găsită în lobul parietal stâng . copii. Aceste diferențe de activare au apărut în ciuda lipsei unei diferențe de comportament în rolul de rotație mentală, sugerând că diferențele de activare nu se datorează pur și simplu performanței mai slabe în grupul ADHD-CT. Mai degrabă, aceste diferențe de activare pot reflecta utilizarea disfuncțională a aceleiași strategii pentru copii și/sau diferite, utilizând ADHD-CT pentru a finaliza sarcina memoriei spațiale de lucru, pe lângă abordarea conștientă a fiecărui copil. 4 Timpii de răspuns echivalenți între grupurile ADHD-CT și participanții sănătoși sugerează că diferența metodologică cunoscută între proiectele fMRI legate de evenimente bloc nu poate fi o problemă interpretativă pentru aceste date. 32

Cu toate acestea, ne așteptam ca copiii cu ADHD-CT să facă mai multe greșeli în rolul de rotație mentală decât copiii de control, datorită faptului că memoria spațială de lucru este un domeniu cognitiv cheie care este afectat în ADHD-CT. 12 În studiul nostru anterior de rotație mentală, adolescenții cu ADHD-CT au prezentat performanțe mai slabe (mai multe erori) decât martorii. 3 În acest studiu actual, copiii cu ADHD-CT au arătat tendința așteptată, rezultând cu 11% mai multe erori decât media la controale. Analiza amplorii efectului a arătat că acesta a fost un efect relativ mare (d = 0,76). Cu toate acestea, performanța generală a fost foarte variabilă atât în ​​ADHD-CT cât și în grupurile de control, cu sd ± 15% (ADHD-CT) și ± 14% (martori). Prin urmare, datorită variabilității ridicate a performanței copiilor mici și a dimensiunilor probelor relativ mici examinate, acest studiu poate să nu fie sensibil la diferențele de comportament din această grupă de vârstă. 12 O astfel de variabilitate va rezulta probabil din maturizarea normală a rețelelor fronto-parietale, care stau la baza memoriei spațiale de lucru din copilărie până în adolescență. 33, 34

Cu toate acestea, sarcina a fost foarte sensibilă în ceea ce privește imagistica funcțională a creierului. Toți copiii au fost implicați în mod clar în sarcină, efectuată peste nivelul de șansă, iar fMRI a relevat ulterior modele semnificative de activare asociate cu această performanță a sarcinii. Important, fMRI a relevat o lipsă semnificativă de activare în cortexul parietal drept și în nucleul caudat în ADHD-CT în comparație cu copiii de control.

Afectarea cortexului drept la copiii cu ADHD-CT are o importanță considerabilă, atât din punct de vedere clinic, cât și comportamental. Teoriile influențiale atribuie atenție spațială emisferei drepte a rețelei parietale frontale dominante, care este asociată cu striația35, în timp ce studiile funcționale de imagistică cerebrală oferă dovezi considerabile că funcția de atenție se bazează pe rețelele parietale frontale dominante la dreapta. 36, 37, 38 Este, de asemenea, important să rețineți că copiii cu ADHD prezintă o relativă neatenție în partea stângă a spațiului, similar cu hemi-neglijarea, sugerând întreruperea mecanismelor emisferice drepte ale atenției. 39

În acest studiu, găsim în mod clar activarea afectată în cortexul drept asociată cu rotația mentală/memoria spațială de lucru la copiii cu ADHD-CT. Acest lucru este în concordanță cu studiul nostru anterior asupra adolescenților cu ADHD-CT 3 și un studiu recent realizat de Booth și colab. Figura 20 prezintă activarea afectată a parității corecte în timpul sarcinii de atenție selectivă vizuală la copiii cu ADHD. Acest lucru este, de asemenea, în concordanță cu studiile cu potențial eveniment (ERP), care au demonstrat o amplitudine redusă pentru a focaliza orientarea atenției asupra regiunilor posterioare ale creierului, în concordanță cu disfuncția sistemului de atenție parietal posterior. 21, 22, 23 Prin urmare, sugerăm ca disfuncția parietală adecvată în ADHD-CT să fie independentă de dezvoltare, observată la adolescenții 3 și copii și să contribuie la deficite clinice și comportamentale cunoscute, cum ar fi tulburările de deficit de atenție și munca spațială. Memorie. 12

Zonele anterioare de activare la ADHD-CT și copiii sănătoși au fost semnificativ mai mici decât zonele ADHD-CT și la adolescenții sănătoși, în concordanță cu scăderea normală cunoscută a activării nervului frontal la copii comparativ cu adulții. 4 Important, nu a existat o activare crescută a rețelelor de observare corticală difuză și ineficientă la copiii cu ADHD-CT, așa cum s-a demonstrat la adolescenții cu ADHD-CT. 3, 40 Aceasta diferă de rapoartele anterioare privind activarea difuză și ineficientă largă a regiunilor cerebrale la copiii cu ADHD care utilizează sarcini go/no go 8 și 4 sarcini fMRI orientate spațial, dar acest lucru este în conformitate cu rapoartele recente folosind alte sarcini fMRI cunoscut pentru a activa zone mai specifice ale creierului. 20, 41, 42 Consistența constatărilor noastre în acest studiu și în studiul nostru anterior 3 se poate datora în parte unor specimene ADHD care sunt omogene în ceea ce privește administrarea, sexul, vârsta și diagnosticul (adică numai ADHD-CT). În plus, specificitatea rolului nostru de rotație mentală fMRI face posibilă limitarea interpretărilor noastre la relațiile cunoscute creier-comportamentale care există din activitatea primatelor neumane asupra memoriei spațiale de lucru. 24, 25

Nucleul caudat rămâne o zonă a creierului care face obiectul fiziopatologiei semnificative a ADHD-CT: dimensiunea redusă a miezului caudatului este o constatare recurentă la copiii cu ADHD-CT, 43, 44, deși nu este evidentă nicio diferență de dimensiune în timpul adolescent. 44 Datele structurale și imagistica funcțională la animale susțin asocierea disfuncției nucleului caudat cu simptomele nucleare ale ADHD-CT, disfuncția memoriei de lucru și inhibarea răspunsului. 1, 45 Nucleul caudat are o concentrație ridicată de sinapse dopaminergice care îi susțin funcțiile, dopamina fiind un neurotransmițător cheie cunoscut ca fiind aberant din punct de vedere funcțional în ADHD. 46 S-a dovedit că nucleul caudat este mai puțin activ în ADHD-CT folosind diverse paradigme de inhibare a răspunsului. 8, 9, 10 În cele din urmă, imagistica recentă a tensorului de difuzie sugerează că nucleul caudat a redus integritatea și organizarea tractului fibros de substanță albă la copiii cu ADHD-CT. 47

Nucleul caudatului joacă un rol bine cunoscut în rețelele neuronale striatale frenetice, care subordonează controlul executiv și cognitiv al atenției6 și, prin legături cu cortexul cerebral, joacă un rol crucial în memoria de lucru spațială. 15 Studiile neurofarmacologice sugerează că ADHD implică dereglarea atât a sistemelor neurotransmițătoare de noradrenalină, cât și a dopaminei. 48 Dereglarea sistemului noradrenalinei ar trebui să conducă la o funcție ineficientă a sistemului de atenție cortical posterior, în timp ce disregularea dopaminei duce la afectarea funcției sistemului executiv anterior. Prin urmare, disfuncția acestui sistem fronto-striatal-parietal cu interacțiuni afectate între sistemele de noradrenalină și dopamină poate contribui la apariția domeniilor simptomelor de bază ale ADHD-CT.

În general, constatările noastre care demonstrează o activare insuficientă a nucleului caudat drept și a cortexului parietal inferior la copiii cu ADHD-CT sunt în concordanță cu noile modele de disfuncție a emisferei drepte independente de stadiul de dezvoltare. Aceste descoperiri sugerează un deficit mare de maturare care afectează funcția striatală și parietală la acești copii.