parietális

  • absztrakt
  • bevezetés
  • Anyagok és metódusok
  • résztvevők
  • eljárás
  • Képalkotó módszerek
  • Statisztikai elemzések
  • az eredmény
  • FMRI eredmények
  • vita

absztrakt

Bizonyíték van arra, hogy figyelemhiányos hiperaktivitási rendellenességben (ADHD) szenvedő gyermekeknél és serdülőknél az idegrendszerben elterjedt diszfunkció funkcionális mágneses rezonancia képalkotása (fMRI) terjed el, amely magában foglalja a prefrontális, striatális és parietális agyi régiókat. Az ADHD 1, 2, 3, 4 rágcsáló modellje, 1 fMRI adat a prepubertális 4 és a serdülőknél 2, 3 fiú, valamint az ADHD-vel rendelkező gyermekek strukturális képalkotó adatai a jobb agyfélteke nagymértékű diszfunkcióit támogatják, beleértve a prefrontális kérget, a striatumot, és parietális lebeny. Az ilyen diszfunkció a figyelemzavar és az emlékezetkárosodás idegi szubsztrátumát képezheti a rendellenességben.

A mai napig a front gáttal kapcsolatos diszfunkció, amely a válasz gátlásának hiányával jár, az ADHD fő hipotézise volt ezen a területen. 7 Az ADHD funkcionális MRI vizsgálata szinte kizárólag a frantralis striatalis agyrégiók válaszának és működésének gátlására összpontosít. 7, 8 A legtöbb tanulmány arról számolt be, hogy csökkent a striatális agyi régiók, különösen a 9, 10 caudate mag, valamint a prefrontális régiók, köztük a jobb elülső kéreg és a jobb alsó elülső lebeny aktiválása. Az fMRI válasz gátlására vonatkozó megállapítások azonban nem voltak összhangban a frontális 9 és a striatális agyi régiók fokozott aktivációjával.

A térbeli munkamemória kulcsfontosságú kognitív folyamat, amely károsodott az ADHD-ban. Egy nemrégiben készült metaanalízis a térbeli munkamemóriát emeli ki, mint a verbális munkamemóriát, mint az ADHD kulcsfontosságú kognitív károsodását. 12 A memóriazavar klinikailag fontos, mert szorosan összefügg a gyenge tanulmányi teljesítménnyel. 13 Valójában szilárd bizonyíték van arra, hogy a gyenge tanulmányi teljesítmény inkább a munkamemória romlásához kapcsolódik, mint a figyelmetlenség és a hiperaktivitás/impulzivitás viselkedésének tüneteihez. 14

A térbeli munkamemóriát elsősorban a felső és felső parietális területek, valamint az oldalsó prefrontális területek tartják fenn. 15, 16 Azt is felvetették, hogy az objektumok közötti térbeli figyelem elmozdulása lehet az egyik mechanizmus, amellyel a térbeli viszonyokat a térbeli munkamemória képviseli. Ennek az állításnak az alátámasztására az fMRI vizsgálatok, mind a térbeli figyelem, mind a térbeli munkamemória, átfedő aktiválást mutatnak a fronto-parietális jobb agyfélteke hálózataiban. 16.

Csoportunk serdülő fiúkat vizsgált kombinált típusú ADHD-vel (ADHD-CT) mentális rotáció alatt 3, amelyet a térbeli munkamemória paradigmatikus méréseként használnak. 17 Az fMRI segítségével csökkent aktivitást tapasztaltunk az alsó és jobb parietalis kéreg és a középső frontális területek területén az ADHD-CT-s serdülőknél. Ezzel szemben megnövekedett aktiválódást figyeltek meg a felső és a medián időtartományokban, amelyek a ventrális vizuális áramlással társultak az objektumfelismeréshez, 18 valószínűleg a mentális rotáció szerepének objektívebb megközelítésén alapuló megközelítést javasol. Fokozott aktiválást találtak az ADHD-CT csoportban a hátsó cingulatákban és a középső superior prefrontális területeken is, amelyek funkcionálisan összefüggenek a figyelem motivációs elmozdulásával. 19.

A jobb agyfélteke agyi front-parietális régiójának hasonló területeit a közelmúltban térbeli figyelemfeladatok segítségével vizsgálták: Booth és mtsai. 20 beszámolt arról, hogy az ADHD-ban szenvedő gyermekek (9-12 év) vizuális szelektív figyelembevétele során a jobb felső lebenyben bekövetkezett elégtelen aktiválás kis területe volt. Ez a parietális hiány azonban csak kicsi volt ahhoz a nagy és nagyon jelentős fronto-striatalis diszfunkcióhoz képest, amelyet ugyanazon résztvevőknél figyeltek meg a válasz gátlásában. Hasonlóképpen Konrad és mtsai. 4 arról számolt be, hogy az ADHD térbeli figyelemhiánya elsősorban a frantrancipialis károsodás miatt következik be, amely a kognitív és a végrehajtó figyelem kontrolljának alapja. Az EEG eseményekkel kapcsolatos potenciális lehetőségek korábbi tanulmányai szintén jelentős bizonyítékokkal szolgáltak a hátsó figyelem rendszer diszfunkcióiról, összhangban a figyelemorientált agykéreg mechanizmusainak hiányosságaival. 21, 22, 23

Anyagok és metódusok

résztvevők

A vizsgálatba 12 8-12 éves (átlagosan 11,1 ± 1,5 év) férfi gyermeket vontak be, akik megfeleltek az ADHD-CT DSM-IV kritériumainak. A diagnózist kategorikusan a szorongásos rendellenességekkel küzdő gyermekekkel (A-DISC) készített interjúk ütemezése, 26 félig strukturált klinikai interjú határozta meg a gyermek szüleivel (szüleivel); és dimenzióban a Conners Global Index (CGI) 27 szerint egy szülő és/vagy tanár beszámolója értékeli az ADHD-CT fő tünettartományait. Másodlagos életkor 28 pontszámot használtak (átlag IQ: 103, 6 ± 11, 9).

Tizenkét egészséges férfi résztvevőt vontak be az ADHD-CT korcsoportba (átlagosan 10, 2 ± 1, 3 év). A normál viselkedési magatartást az egészséges kontroll résztvevõiben határoztuk meg az A-DISC-n keresztül, a Gyermekmagatartás-ellenõrzõ lista szülői formáján 29 és a CGI-n keresztül, kifejezetten az ADHD-jellemzők szűrésére. A Weschler-féle életkor-teszt által meghatározott IQ-teljesítmény szintén minden gyermek normál tartományában volt (átlag: 111, 9 ± 10, 9), és a két csoport között nem volt szignifikáns különbség.

Valamennyi résztvevő serdülőkor előtti volt (Tanner 1. fokozat), más orvosi, neurológiai vagy pszichiátriai rendellenességei nem voltak, és jobbkezesek voltak. Egyetlen résztvevőt sem zártak ki a túlzott fejmozgás vagy az MRI vizsgálatának képtelensége miatt. Tájékozott beleegyezést kapott mind a szülő, mind a gyermek, és az eljárásokat az ausztráliai Melbourne-i Királyi Gyermekkórházban az emberekkel végzett kísérletek etikai bizottsága jóváhagyta.

eljárás

Az fMRI-vizsgálat során a résztvevők váltakozó alap- és mentális rotációs teszteket végeztek a fent leírtak szerint. 3 Minden vizsgálat magában foglalta egy rögzített inger és egy alul két teszt inger egyidejű bemutatását. A résztvevőknek egy gombnyomással meg kellett jelölniük, hogy melyik tesztinger felel meg a célnak. A mentális forgatás ingerei háromdimenziós Shepard-Metzler kockaobjektumokból álltak, a cél és a teszt ingerek ± 30 vagy 60 ° -os elfordulással különböztek egymástól. Az alapvonal megkövetelte annak értékelését, hogy a két térbeli Fourier transzformációs "zaj" tapasz közül melyik volt a legjobb vizuális összehasonlítás a célponttal. Az ingereket 10 másodpercig 1 interstimulációs intervallummal mutattuk be. Három alapkísérlet csoportja váltakozva három rotációs kísérlettel (33 másodperces blokkokat alkotva) 12 blokkban került bemutatásra, teljes átvizsgálási időtartam 6 perc 36 s. Az ingereket az M-szkenner ágy alján 1,6 x 1,2 m-es vetítővászonra vetített E-Prime 1.0 szoftver segítségével jelenítettük meg, és a résztvevők egy tükörrel nézték őket az MRI-szkenner fejtekercsére.

Képalkotó módszerek

Az adatokat egy 3-T GE Signa MR szkennerrel (GE Medical Systems, Phoenix, AZ, USA) nyertük az Agykutató Intézetben, Austin Health, Melbourne. A résztvevők a hátukon feküdtek, fejüket egy kötet tekercsben támasztva. A funkcionális képalkotáshoz T2 * súlyozott gradiens visszhangsík képeket (EPI) kaptunk (TR = 3000 ms, TE = 40 ms, FA = 60 °, 128 × 128 mátrix 1,875 x 1,875 mm felbontással, 22 tengelymetszet). vágási vastagsággal = 4,5 + 0,5 mm rés). Ezért 3 másodpercenként egész agyképeket készítettünk, miközben a résztvevők felváltva hajtották végre a rotációs és az alapszintű feladatokat. Összesen 136 képmennyiséget sikerült megszerezni 6 perces és 36 perces szkennelési munkamenetenként. Nagy felbontású strukturális MR-súlyozott T1 képeket is nyertünk minden résztvevő számára (TR = 120 ms, mátrix 256 x 256 x 128, voxel méret = 0,9 x 0,9 mm, szakasz vastagság = 1,4 mm).

Statisztikai elemzések

Az általános lineáris modell (GLM) statisztikai elemzését az FSL-en belüli FEAT csomag felhasználásával végeztük. Eseményekhez kapcsolódó modellt használtak a GLM elemzésében. Mivel az egyes ingereket viszonylag hosszú interstimulációs intervallum (11 s) választotta el egymástól, mielőtt a blokkokban gyorsan megismétlődött volna, az eseményekhez kapcsolódó modell nagyobb rugalmasságot adott lehetővé a hemodinamikai válaszok blokkokon belüli egyedi ingerekhez történő adaptálásában. A rotáció kezdetét és a kiindulási ingereket külön diszkrét eseményként modelleztük, ideértve az első rendű származékokat (időbeli) és a másodrendű származékokat (diszperziókat). Ez az eseményhez kapcsolódó modell, ideértve az időbeli és a diszpergált származékokat, nagyobb rugalmasságot tett lehetővé annak érdekében, hogy jobban megfeleljen a forgatásra és az alapvonali ingerekre adott tényleges hemodinamikai válaszok időzítésének és időtartamának egyéni variációinak, ahogy ez egy tipikus blokkolt kabinet-modell esetében is megtörténne. A fej mozgásának mértékét képviselő elmozdulási paramétereket (elmozdulás és forgás az x -, y -, z irányokban) szintén beépítették a modellbe, hogy figyelembe vegyék a fej mozgásával kapcsolatos esetleges eltéréseket. Ezzel a modellel minden egyén számára egyetlen kontraszt keletkezett, amely a mentális rotáció és az alapkísérletek közötti különbséget képviseli.

A csoportos statisztikai elemzéshez az egyes egyének első szintű kontrasztképeit illesztették be a véletlenszerű hatások elemzésébe. Egyszeri t-teszteket alkalmaztunk az ADHD-CT és a kontrollcsoportok számára külön-külön, hogy azonosítsuk a mentális rotáció során bekövetkező jelentős aktiválódási területeket a kiindulási értékhez képest. Független t-teszteket használtak az ADHD-CT-ben az aktivációban jelentős különbségeket mutató területek azonosításához a kontroll résztvevőkhöz képest. A szignifikáns aktiválást a klaszter nagysága határozta meg, a P fürt szintjén egy küszöböt korrigálva 2, 81, P korrigálatlanul

Statisztikai statisztikai aktivációs térképek, amelyek a következőket mutatják be: a ) a kontroll és az ADHD csoportokban a mentális rotáció szerepe alatt jelentős aktivációval rendelkező régiók; a ( b ) régiók mutatnak szignifikánsan nagyobb aktivációt a kontroll csoportban, mint az ADHD csoporthoz képest a mentális rotáció alatt.

Teljes méretű kép

Asztal teljes méretben

Számos terület szignifikánsan nagyobb aktivitást mutatott a kontroll csoportban az ADHD-CT csoporthoz képest (1b. Ábra; 2. táblázat). A kontroll résztvevők szignifikánsan nagyobb aktivitást mutattak a jobb parietealis területeken (cuneus és precuneus, BA 19) és a jobb alsó parietalis lebenyben (BA 40). A prefrontális kéregben a kontrollcsoport szignifikánsan nagyobb aktiválást mutatott, kifejezetten a jobb caudatumban, a csúcs kitűnő volt a caudatustestben, de beavatkozott a caudate fejébe is. Nem voltak olyan területek, amelyek szignifikánsan nagyobb aktivitást mutattak az ADHD-CT-ben a kontrollokhoz képest.

Asztal teljes méretben

vita

Összességében az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekeknél a jobb parietális lebeny nagy területén, beleértve a jobb alsó parietális kéreget és a jobb parietális csomópontot, károsodott aktiválódás mutatkozott, míg a bal parietalis lebenyben szignifikáns aktivációt tapasztaltak az ADHD-CT és a kontroll szempontjából . gyermekek. Ezek az aktiválási különbségek annak ellenére jelentkeztek, hogy a mentális rotáció szerepében nem volt különbség a viselkedésben, ami azt sugallja, hogy az aktiválási különbségek nem egyszerűen az ADHD-CT csoport gyengébb teljesítményének tudhatók be. Sokkal inkább ezek az aktiválási különbségek tükrözhetik ugyanazon és/vagy más gyermeki stratégia diszfunkcionális használatát az ADHD-CT segítségével a térbeli munkamemória feladatának elvégzéséhez, az egyes gyermekek tudatosan hajlandó megközelítése mellett. 4 Az ADHD-CT csoportok és az egészséges résztvevők közötti ekvivalens válaszidő azt sugallja, hogy a blokk-eseményhez kapcsolódó fMRI-tervek közötti ismert módszertani különbség nem jelenthet értelmezési kérdést ezekre az adatokra. 32

Arra számítottunk azonban, hogy az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekek több hibát követnek el a mentális rotáció szerepében, mint a kontroll gyermekek, annak a ténynek köszönhetően, hogy a térbeli munkamemória kulcsfontosságú kognitív terület, amely károsodott az ADHD-CT-ben. 12 A mentális rotációval kapcsolatos korábbi tanulmányunkban az ADHD-CT-ben szenvedő serdülők gyengébb teljesítményt (több hibát) mutattak, mint a kontrollok. 3 Ebben a jelenlegi vizsgálatban az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekek a várható tendenciát mutatták, ami 11% -kal több hibát eredményezett, mint a kontrollok átlaga. A hatás nagyságának elemzése azt mutatta, hogy ez viszonylag nagy hatás volt (d = 0,76). Az általános teljesítmény azonban mind az ADHD-CT, mind a kontroll csoportban nagyon változó volt, sd ± 15% (ADHD-CT) és ± 14% (kontroll). Ezért a kisgyermekek teljesítményének nagy változékonysága és a viszonylag kis vizsgált mintaméretek miatt ez a tanulmány nem lehet érzékeny a viselkedésbeli különbségekre ebben a korcsoportban. 12 Ilyen változékonyság valószínűleg a fronto-parietális hálózatok normális érleléséből adódik, amelyek a térbeli munkamemória alapját képezik gyermekkortól serdülőkorig. 33, 34

Ennek ellenére a feladat nagyon érzékeny volt a funkcionális agyi képalkotás szempontjából. Minden gyermek egyértelműen részt vett a feladatban, a véletlenszerűségi szint felett végzett, és az fMRI ezt követően jelentős aktiválási mintákat tárt fel ezzel a feladatellátással kapcsolatban. Fontos, hogy az fMRI szignifikáns hiányosságot tárt fel az ADHD-CT-ben a jobb parietális kéregben és a caudate magban az aktiváció hiányában, összehasonlítva a kontroll gyermekekkel.

A helyes kéreg károsodása ADHD-CT-ben szenvedő gyermekeknél klinikai és viselkedési szempontból egyaránt jelentős. A befolyásos elméletek a térbeli figyelmet a domináns front-parietális hálózat jobb féltekéjének tulajdonítják, amely a sztriatióval társul35, míg a funkcionális agyi képalkotó vizsgálatok jelentős bizonyítékokkal szolgálnak arra vonatkozóan, hogy a figyelem funkció a jobb domináns front-parietális hálózatokra támaszkodik. 36, 37, 38 Fontos megjegyezni azt is, hogy az ADHD-ban szenvedő gyermekek viszonylagos figyelmetlenséget mutatnak a tér bal oldalán, hasonlóan a félig elhanyagoláshoz, ami a jobb agyfélteke figyelem mechanizmusainak megzavarására utal. 39

Ebben a tanulmányban egyértelműen a jobb agykéregben észleltük az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekek mentális rotációval/térbeli munkamemóriával összefüggő károsodott aktiválódását. Ez összhangban áll korábbi ADHD-CT 3 serdülőkről szóló tanulmányunkkal és Booth és munkatársai nemrégiben készült tanulmányával. A 20. ábra a helyes paritás károsodott aktiválását mutatja a vizuális szelektív figyelemfeladat során ADHD-s gyermekeknél. Ez összhangban van az esemény-potenciál (ERP) vizsgálatokkal is, amelyek csökkent amplitúdót mutattak az agy hátsó területein történő figyelemorientációra, összhangban a hátsó parietális figyelő rendszer diszfunkciójával. 21, 22, 23 Ezért azt javasoljuk, hogy az ADHD-CT megfelelő parietális diszfunkciója fejlődéstől független legyen, 3 serdülőknél és gyermekeknél megfigyelhető, és hozzájárul az ismert klinikai és magatartási hiányokhoz, például figyelemzavarhoz és térbeli munkához. Memória. 12.

Az ADHD-CT és egészséges gyermekek aktivációjának elülső területei szignifikánsan alacsonyabbak voltak, mint az ADHD-CT és az egészséges serdülők területei, összhangban a frontális idegaktiváció ismert normális csökkenésével a gyermekeknél a felnőtteknél. 4 Fontos, hogy az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekeknél a diffúz és hatástalan középkortikális megfigyelő hálózatok aktivációja nem nőtt tovább, amint azt az ADHD-CT-ben szenvedő serdülőknél bemutatták. 3, 40 Ez eltér az agyi régiók széles körben elterjedt diffúz és hatástalan aktiválásától az ADHD-s gyermekek go/no go feladatok 8 és térbeli orientált 4 fMRI feladatokat használó korábbi jelentéseinél, de ez összhangban áll a többi olyan feladattal, amelyek fMRI-k ismert módon aktiválja az agy specifikusabb területeit. 20, 41, 42 E megállapításunk konzisztenciája ebben és a korábbi 3 tanulmányunkban részben annak köszönhető, hogy az ADHD-minták homogének a beadás, a nem, az életkor és a diagnózis szempontjából (azaz csak az ADHD-CT esetében). Ezenkívül az fMRI mentális forgatásának sajátossága lehetővé teszi, hogy értelmezéseinket korlátozzuk azokra az ismert agy-viselkedési kapcsolatokra, amelyek nem emberi főemlősök térbeli munkamemórián végzett munkájából származnak. 24, 25

A farokmag továbbra is az agy azon területe marad, amely az ADHD-CT jelentős patofiziológiájának tárgya: a csökkent farokmagméret visszatérő megállapítás az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekeknél, 43, 44, bár a méretben nem mutatkozik különbség serdülőkor. Az állatok strukturális elváltozásai és funkcionális képalkotó adatai alátámasztják a caudat mag diszfunkciójának az ADHD-CT magtüneteivel, a munkamemória diszfunkciójával és a válasz gátlásával való összefüggését. 1, 45 A caudate mag magas koncentrációjú dopaminerg szinapszisokkal rendelkezik, amelyek támogatják a funkcióit, a dopamin kulcsfontosságú neurotranszmitter, amely funkcionálisan rendellenes az ADHD-ban. 46 A caudate mag kevésbé aktív az ADHD-CT-ben, különféle válaszgátló paradigmák alkalmazásával. 8., 9., 10. Végül a diffúziós tenzor legutóbbi képalkotása azt sugallja, hogy a caudate mag csökkentette az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekek rostos fehérállományának integritását és szervezettségét. 47

A caudate magja jól ismert szerepet játszik az eszeveszett sztriatális ideghálózatokban, amelyek alárendelik a figyelem végrehajtó és kognitív irányítását6, valamint az agykéreggel való kapcsolatok révén döntő szerepet játszik a térbeli munkamemóriában. 15 Neuropharmakológiai tanulmányok azt sugallják, hogy az ADHD magában foglalja a noradrenalin- és a dopamin-neurotranszmitter-rendszert is. A noradrenalin-rendszer szabályozásának a hátsó kérgi figyelem rendszer hatástalan működéséhez kell vezetnie, míg a dopamin diszregulációja az elülső végrehajtó rendszer működésének károsodásához vezet. Ezért ennek a fronto-striatalis-parietális rendszernek a működési zavarai, valamint a noradrenalin és a dopamin rendszerek közötti kölcsönhatások károsodása hozzájárulhat az ADHD-CT alaptüneteinek doménjeinek megjelenéséhez.

Összességében megállapításunk, hogy az ADHD-CT-ben szenvedő gyermekeknél a jobb caudate mag és az alsó parietalis kéreg elégtelen aktiválódását igazolják, összhangban vannak a fejlődési stádiumtól független jobb agyfélteke diszfunkció új modelljeivel. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy ezeknél a gyermekeknél nagy érési hiány érinti a striatális és parietális funkciókat.