истинска

  • абстрактно
  • Въведение
  • Материали и методи
  • участници
  • процедура
  • Образни методи
  • Статистически анализи
  • резултатът
  • Резултати от FMRI
  • дискусия

абстрактно

Има данни за функционално ядрено-магнитен резонанс (fMRI) на широко разпространена дисфункция в нервната система, включваща префронталните, стриаталните и теменните мозъчни области при деца и юноши с разстройство с дефицит на внимание и хиперактивност (ADHD). 1, 2, 3, 4 модела на ADHD за гризачи, 1 fMRI данни в препубертатна възраст 4 и юноши 2, 3 момчета, както и данни за структурно изображение при деца на 5 с ADHD поддържат мащабна дисфункция на дясното полукълбо, включително префронталната кора, стриатум, и теменния лоб. Подобна дисфункция може да образува невров субстрат на дефицит на вниманието и увреждане на паметта при разстройството.

Досега дисфункцията на стриата на опашката, свързана с дефицити в инхибирането на отговора, беше основната хипотеза на ADHD в тази област. 7 Функционални MRI ADHD проучвания се фокусират почти изключително върху инхибирането на отговора и функцията на мозъчно-мозъчните региони на френтално стриата. 7, 8 Повечето проучвания съобщават за намалено активиране на стриатални мозъчни области, особено на опашкото ядро, 9, 10, както и на префронтални области, включително дясната предна кора и долния преден лоб. Констатациите за инхибиране на fMRI отговора са несъвместими с повишеното активиране на фронталните 9 и стриаталните мозъчни области.

Пространствената работна памет е ключов когнитивен процес, който е нарушен при ADHD. Неотдавнашен мета-анализ подчертава пространствената работна памет, повече от вербалната работна памет, като ключово когнитивно увреждане при ADHD. 12 Нарушението на работната памет е от клинично значение, тъй като е силно свързано с недостатъчно постигане на академични резултати. 13 Всъщност има сериозни доказателства, че лошите академични постижения са свързани с нарушена работна памет, а не със симптоми на невнимание и поведение на хиперактивност/импулсивност. 14.

Пространствената работна памет се поддържа главно от горната и горната теменни области заедно с латералните префронтални области. 15, 16 Предполага се също, че изместванията в пространственото внимание между обектите могат да бъдат един от механизмите, чрез които пространствените отношения се представят в пространствената работна памет. В подкрепа на това твърдение, fMRI проучванията, както по отношение на пространственото внимание, така и на пространствената работна памет, показват припокриващо се активиране в фронто-париеталните мрежи на дясното полукълбо. 16.

Нашата група изследва юноши с комбиниран тип ADHD (ADHD-CT) по време на умствена ротация 3, която се използва като парадигматична мярка за пространствена работна памет. 17 Използвайки fMRI, открихме намалено активиране в областите на долната и по-добра теменна кора и средните челни области при юноши с ADHD-CT. За разлика от това, повишено активиране се наблюдава в превъзходните и средните часови области, които са свързани с вентрален визуален поток за разпознаване на обекти, 18 вероятно предполагащ подход, основан на по-обективен подход към ролята на умствената ротация. Повишена активация е открита и в ADHD-CT групата в задните цингулати и средните превъзходни префронтални области, които са функционално свързани с мотивационно преместване на вниманието. 19.

Подобни области на церебралната предна-париетална област на дясното полукълбо наскоро бяха изследвани, като се използват задачи за пространствено внимание: Booth et al. 20 съобщават за малка зона на недостатъчно активиране в десния горен лоб по време на зрително селективно внимание при деца с ADHD (9-12 години). Този париетален дефицит обаче е само малък в сравнение с голямата и силно значима фронто-стриатална дисфункция, наблюдавана при инхибиране на отговора при същите участници. По същия начин Konrad et al. 4 съобщават, че дефицитите на пространствено внимание при ADHD се появяват главно поради франтраципиално увреждане, което е в основата на контрола на когнитивното и изпълнителното внимание. Предишни проучвания на потенциалите, свързани с ЕЕГ събития, също предоставиха значителни доказателства за дисфункция в задната система на вниманието, в съответствие с дефицити в фокусирани върху вниманието кортикални механизми. 21, 22, 23

Материали и методи

участници

Проучването включва 12 деца от мъжки пол на възраст 8-12 години (средно 11,1 ± 1,5 години), които отговарят на критериите DSM-IV за ADHD-CT. Диагнозата беше категорично дефинирана от график на интервюта с деца с тревожни разстройства (A-DISC), 26 полуструктурирани клинични интервюта с родителите на детето (родителите); и по размер в съответствие с глобалния индекс на Conners (CGI) 27, доклад на родител и/или учител, оценяващ основните домейни на симптомите на ADHD-CT. Използвани са вторични възрастови подрезултати от 28 (среден коефициент на интелигентност: 103, 6 ± 11, 9).

Дванадесет здрави мъжки участници бяха включени във възрастовата група ADHD-CT (средно 10, 2 ± 1, 3 години). Нормалното поведенческо поведение беше определено при здрави участници в контрола чрез A-DISC, родителската форма на контролния списък за детско поведение 29 и CGI специално за скрининг за характеристики на ADHD. Изпълнението на IQ, определено от теста за възрастта на Weschler, също е в рамките на нормалното за всяко дете (средно 111, 9 ± 10, 9) и няма значителна разлика между двете групи.

Всички участници са били в юношеска възраст (Tanner Grade 1), не са имали други медицински, неврологични или психиатрични разстройства и са били десничари. Нито един участник не е изключен поради прекомерно движение на главата или невъзможност за извършване на ЯМР сканиране. Получено е информирано съгласие както от родителя, така и от детето и всички процедури са одобрени от Етичния комитет за експерименти с хора в Кралската детска болница в Мелбърн, Австралия.

процедура

По време на fMRI сканирането участниците проведоха редуващи се изходни и психични тестове за ротация, както е описано по-горе. 3 Всяко проучване включва едновременно представяне на един целеви стимул над фиксирането и два тестови стимула отдолу. Участниците трябваше да посочат с едно натискане на бутон кой тестов стимул отговаря на целта. Дразнителите на умствената ротация се състоят от триизмерни обекти от куб Шепард-Мецлер, като целта и тестовите стимули се различават с ± 30 или 60 ° въртене. Базовата линия изискваше оценка кой от двата пространствени пластира на Фурие „шум“ е най-доброто визуално сравнение с целта. Стимулите бяха представени за 10 s 1 с интерстимулационен интервал. Групи от три основни експеримента, редуващи се с три експеримента с въртене (образуващи блокове от 33 s), бяха представени в 12 блока с обща продължителност на сканиране 6 минути 36 s. Дразнителите бяха показани с помощта на софтуера E-Prime 1.0, проектиран на екран с размери 1,6 х 1,2 м в долната част на леглото на ЯМР скенера, а участниците ги разглеждаха с огледало, монтирано на намотката на главата в ЯМР скенера.

Образни методи

Данните бяха получени на 3-T GE Signa MR скенер (GE Medical Systems, Phoenix, AZ, USA) в Brain Research Institute, Austin Health, Melbourne. Участниците лежаха по гръб с глави, подпрени в обемна бобина. За функционално изобразяване са получени претеглени градиентни изображения на градиентна ехо равнина (EPI) (TR = 3000 ms, TE = 40 ms, FA = 60 °, 128 × 128 матрица при разделителна способност 1,875 x 1,875 mm, 22 аксиални сечения). с дебелина на рязане = 4,5 + 0,5 mm разстояние). Следователно, цели мозъчни образи бяха получени на всеки 3 s, тъй като участниците редуваха изпълнението на ротационните и базовите задачи. Бяха придобити общо 136 обема изображения за 6-минутна и 36-минутна сесия на сканиране. Получени са и структурни MR-претеглени T1 изображения с висока разделителна способност за всеки участник (TR = 120 ms, матрица 256 x 256 x 128, размер на воксела = 0,9 x 0,9 mm, дебелина на участъка = 1,4 mm).

Статистически анализи

Статистическият анализ на общия линеен модел (GLM) беше извършен с помощта на пакета FEAT в рамките на FSL. В анализа на GLM е използван модел, свързан със събитие. Тъй като отделните стимули са разделени от относително дълъг интерстимулационен интервал (11 s), преди да се повтарят бързо в рамките на блокове, моделът, свързан със събитието, позволява по-голяма гъвкавост при адаптиране на хемодинамичните реакции към отделните стимули в блоковете. Началото на ротация и стимулите на базова линия са отделно моделирани като дискретни събития, включително производни от първи ред (времеви) и производни от втори ред (дисперсии). Този модел, свързан със събития, включително времеви и дисперсионни производни, позволява по-голяма гъвкавост, за да отговаря по-добре на индивидуалните вариации във времето и продължителността на действителните хемодинамични отговори на ротационни и базови стимули, както би било в случая с типичен модел на блокиран дизайн на шкафа. Параметрите на разположението, представляващи степента на движение на главата (изместване и въртене в посоките x -, y -, z), също бяха включени в модела, за да се отчетат всички отклонения, свързани с движението на главата. С този модел се генерира единичен контраст за всеки индивид, представляващ разликата между умствената ротация и основните експерименти.

За групов статистически анализ в анализа на случайните ефекти бяха вмъкнати контрастни изображения от първо ниво за всеки индивид. Еднократни t-тестове бяха използвани за ADHD-CT и контролни групи поотделно, за да се идентифицират областите на значително активиране по време на умствена ротация в сравнение с изходното ниво. Използвани са независими t-тестове за идентифициране на области, показващи значителни разлики в активирането при ADHD-CT в сравнение с участниците в контролата. Значителното активиране се определя от размера на клъстера, като се използва праг на нивото на клъстер P, коригиран с 2, 81, P некоригиран

Статистически статистически карти за активиране, показващи: а ) региони със значително активиране по време на ролята на психичното въртене поотделно в контролните и ADHD групи; а ( б ) региони, показващи значително по-голямо активиране в контролната група в сравнение с ADHD групата по време на умствена ротация.

Изображение в пълен размер

Маса в пълен размер

Няколко области показват значително по-голямо активиране в контролната група в сравнение с ADHD-CT групата (Фигура 1b; Таблица 2). Участниците в контролата показаха значително по-голяма активация в десните париетилни области (cuneus and precuneus, BA 19) и в десния долен темен лоб (BA 40). В префронталната кора, контролната група показа значително по-голямо активиране, особено в дясната опашна сърцевина, като пикът е отличен в опашкото тяло, но също така пречи на опашната глава. Няма области, които показват значително по-голямо активиране при ADHD-CT в сравнение с контролите.

Маса в пълен размер

дискусия

Като цяло децата с ADHD-CT показват нарушена активация в голяма част от десния темен лоб, включително дясната долна теменна кора и десния темен възел, докато в левия темен лоб е установено значително активиране за ADHD-CT и контрол . деца. Тези разлики в активирането настъпиха въпреки липсата на разлика в поведението в ролята на умствената ротация, което предполага, че разликите в активирането не се дължат просто на по-лошо представяне в групата с ADHD-CT. По-скоро тези разлики в активирането могат да отразяват дисфункционалното използване на една и съща/или различна детска стратегия, използваща ADHD-CT, за да изпълни задачата за пространствена работна памет, в допълнение към съзнателно желания подход на всяко дете. 4 Еквивалентното време за реакция между ADHD-CT групите и здравите участници предполагат, че известната методологична разлика между блоковите и свързаните със събитията fMRI дизайни може да не е интерпретационен проблем за тези данни. 32

Очаквахме обаче децата с ADHD-CT да правят повече грешки в ролята на психичното въртене, отколкото да контролират децата, като се има предвид факта, че пространствената работна памет е ключова когнитивна област, която е нарушена при ADHD-CT. 12 В предишното ни проучване на умствената ротация юноши с ADHD-CT показаха по-лошо представяне (повече грешки) от контролите. 3 В настоящото проучване децата с ADHD-CT показват очакваната тенденция, което води до 11% повече грешки от средното за контролите. Анализът на величината на ефекта показа, че това е относително голям ефект (d = 0,76). Общото представяне обаче е силно променливо както при ADHD-CT, така и при контролните групи, с sd ± 15% (ADHD-CT) и ± 14% (контроли). Следователно, поради високата вариабилност в резултатите на малките деца и сравнително малките размери на изследваните проби, това проучване може да не е чувствително към разликите в поведението в тази възрастова група. 12 Подобна вариабилност вероятно е резултат от нормалното съзряване на фронто-париеталните мрежи, които са в основата на пространствената работна памет от детството до юношеството. 33, 34

Независимо от това, задачата беше много чувствителна по отношение на функционалното изобразяване на мозъка. Всички деца бяха ясно включени в задачата, изпълнена над нивото на шанса и впоследствие fMRI разкри значителни модели на активиране, свързани с изпълнението на тази задача. Важно е, че fMRI разкрива значителна липса на активиране в дясната теменна кора и в опашкото ядро ​​при ADHD-CT в сравнение с контролните деца.

Нарушението на дясната кора при деца с ADHD-CT е от голямо значение както в клинично, така и в поведенческо отношение. Влиятелните теории приписват пространствено внимание на дясното полукълбо на доминиращата фронтално-теменна мрежа, което е свързано с ивица35, докато функционалните изследвания на мозъчните образи предоставят значителни доказателства, че функцията на вниманието разчита на демно-доминиращите дясно-теменни мрежи. 36, 37, 38 Също така е важно да се отбележи, че децата с ADHD показват относително невнимание от лявата страна на пространството, подобно на хеми-пренебрегването, което предполага нарушаване на механизмите за внимание на дясната полукълба. 39

В това проучване ясно откриваме нарушена активация в дясната кора, свързана с умствена ротация/пространствена работна памет при деца с ADHD-CT. Това е в съответствие с предишното ни проучване на юноши с ADHD-CT 3 и скорошно проучване на Booth et al. Фигура 20 показва нарушено активиране на десния парамет по време на задачата за визуално селективно внимание при деца с ADHD. Това също е в съответствие с проучвания с потенциален потенциален ефект (ERP), които показват намалена амплитуда за ориентиране на вниманието в задните области на мозъка, в съответствие с дисфункцията на системата за задно теменно внимание. 21, 22, 23 Следователно ние предполагаме, че правилната париетална дисфункция при ADHD-CT не зависи от развитието, наблюдава се при юноши 3 и деца и допринася за известни клинични и поведенчески дефицити, като нарушения на дефицита на вниманието и пространствена работа. Памет. 12

Предните области на активиране при ADHD-CT и здрави деца са значително по-ниски от областите на ADHD-CT и здрави юноши, в съответствие с известното нормално намаляване на активирането на челния нерв при деца в сравнение с възрастните. 4 Важното е, че не е имало допълнително повишено активиране на дифузни и неефективни мрежи за наблюдение на кората на средната линия при деца с ADHD-CT, както е показано при юноши с ADHD-CT. 3, 40 Това се различава от предишните доклади за широко разпространено и неефективно активиране на мозъчните региони при деца с ADHD, използващи задачи go/no go 8 и пространствено ориентирани 4 fMRI задачи, но това е в съответствие с последните доклади, използващи други задачи fMRIs, които са известно, че активира по-специфични области на мозъка. 20, 41, 42 Съгласуваността на нашите констатации в това и предишното ни проучване 3 може да се дължи отчасти на ADHD проби, които са хомогенни по отношение на администриране, пол, възраст и диагноза (т.е. само ADHD-CT). В допълнение, специфичността на нашата роля на умствената ротация на fMRI дава възможност да ограничим нашите интерпретации до известните взаимоотношения между мозъка и поведението, които съществуват от работата на нечовешки примати върху пространствената работна памет. 24, 25

Ябълкото ядро ​​остава област на мозъка, която е обект на значителна патофизиология на ADHD-CT: намаленият размер на сърцевината на опашката е повтаряща се находка при деца с ADHD-CT, 43, 44, въпреки че не е налице разлика в размера по време на юношеска възраст. 44 Данните за структурни лезии и функционални образи при животни подкрепят връзката на дисфункцията на сърцевината с ядрени симптоми на ADHD-CT, дисфункция на работната памет и инхибиране на отговора. 1, 45 Капастото ядро ​​има висока концентрация на допаминергични синапси, поддържащи неговите функции, като допаминът е ключов невротрансмитер, за който е известно, че има функционални отклонения при ADHD. 46 Показано е, че опашкото ядро ​​е по-малко активно при ADHD-CT, използвайки различни парадигми за инхибиране на отговора. 8, 9, 10 И накрая, неотдавнашните изображения на дифузионния тензор предполагат, че опашкото ядро ​​е намалило целостта и организацията на влакнестото бяло вещество при деца с ADHD-CT. 47

Ядрото на опашката играе добре известна роля в неистовите невронни мрежи на стриата, които подчиняват контрола на изпълнителното и когнитивното внимание6 и чрез връзки с мозъчната кора играе решаваща роля в пространствената работна памет. 15 Неврофармакологични проучвания предполагат, че ADHD включва дисрегулация както на норадреналина, така и на допамина невротрансмитерната система. 48 Дисрегулирането на норадреналиновата система трябва да доведе до неефективна функция на задната кортикална система на внимание, докато нарушаването на допамина води до нарушена функция на предната изпълнителна система. Следователно, дисфункцията на тази фронто-стриатална-париетална система с нарушени взаимодействия между норадреналиновата и допаминовата системи може да допринесе за появата на домейни на основните симптоми на ADHD-CT.

Като цяло, нашите открития, демонстриращи недостатъчно активиране на дясното опашно ядро ​​и долната теменна кора при деца с ADHD-CT, са в съответствие с новите модели на независима от етапа на развитие дисфункция на дясното полукълбо. Тези открития предполагат голям дефицит на съзряване, засягащ стриаталната и теменната функция при тези деца.