Как движения глаз и зрачки предсказывают развитие СДВГ и поведенческих проблем у детей: 2-летнее исследование

Введение

Траектории развития СДВГ (синдрома дефицита внимания и гиперактивности) от детства к подростковому возрасту крайне неоднородны и остаются недостаточно изученными. Примерно у трети диагностированных детей диагностические критерии перестают выполняться к раннему взрослому возрасту. В этой группе ремиссия особенно вероятна в подростковом возрасте. Лонгитюдное развитие СДВГ неоднородно не только с точки зрения бинарного исхода (выполняются диагностические критерии или нет), но и с точки зрения размерностей симптомов.

Снижение симптомов от детства к подростковому возрасту наиболее вероятно в гиперактивно-импульсивной области, тогда как уровни симптомов невнимательности следуют более изменчивому курсу. Симптомы СДВГ непрерывно распределены в общей популяции. Более высокие уровни симптомов предсказывают нарушения across весь спектр симптомов, с небольшими доказательствами качественного различия между индивидуумами с диагнозом и теми с повышенными уровнями симптомов. Поэтому исследования размерностей симптомов могут лучше отражать вариацию в симптоматологии, чем категориальные различия между клиническими и неклиническими группами.

Основные симптомы и коморбидность

Основными симптомами СДВГ являются невнимательность, гиперактивность и импульсивность. Многие, но не все, дети с СДВГ показывают признаки нарушенного внимания и исполнительных функций на нейропсихологических тестах. Темпераментные паттерны, характеризующиеся либо увеличенным негативным аффектом и раздражительностью, либо сильной мотивацией приближения и дисрегулированным позитивным аффектом, известным как живость, также распространены.

Коморбидные симптомы внутренних расстройств (таких как генерализованное тревожное расстройство, ГТР) и внешних расстройств (особенно оппозиционно-вызывающего расстройства, ОВР) высоко распространены и, как таковые, вероятно влияют на лонгитюдное течение расстройства. Например, недавнее исследование обнаружило, что увеличение симптомов ГТР за двухлетний период предсказывало худший исход в терминах основных симптомов СДВГ. Внутренние симптомы также являются лонгитюдным предиктором когнитивных нарушений, beyond влияние основных симптомов СДВГ.

Лучшее понимание факторов, которые предсказывают лонгитюдное развитие СДВГ и коморбидных симптомов в течение позднего детства, могло бы потенциально направлять вмешательство и поэтому было идентифицировано как важный исследовательский приоритет.

Теоретическая основа: роль возбуждения

Возбуждение относится к набору взаимодействующих поведенческих и нейронных систем. Они далее разделяются на тоническое и кратковременное (фазическое) возбуждение. Поведенчески, кратковременные увеличения фазического возбуждения усиливают чувствительность к сенсорной информации и готовность к реакции. Сниженное базовое возбуждение и нарушенная регуляция возбуждения были зарегистрированы при СДВГ, хотя результаты неоднородны.

Измененное возбуждение может представлять собой лежащий в основе механизм основных симптомов СДВГ и связанных когнитивных нарушений в областях таких как sustained attention. Как предсказано dimensional perspective, индивидуальные различия в возбуждении были связаны с concurrent вариабельностью в симптомах СДВГ и когнитивных нарушениях.

Фазическое предупреждение как механизм

Взгляд, что alterations возбуждения лежат в основе некоторых из нарушений внимания, видимых при СДВГ, дополнительно поддерживается недавними исследованиями, показывающими, что по крайней мере некоторые из них могут быть ameliorated краткими слуховыми warning signals, которые увеличивают возбуждение, но не предоставляют информацию о location или direction визуальных targets. Этот spatially noninformative warning signal effect известен как фазическое предупреждение. Эффект, как полагают, модулируется кратковременными увеличениями cortical возбуждения и активности в neurotransmitter системах таких как norepinephrine и dopamine.

Фазическое предупреждение поэтому может быть seen как modulation внимания возбуждением, индуцированным через внешнюю сенсорную стимуляцию. В популяциях со сниженным тоническим возбуждением due to brain lesions или pharmacological manipulations, фазические alerting эффекты на внимание tend to be увеличены. Фазическое предупреждение поэтому может быть seen как compensatory процесс, где externally triggered arousal responses компенсируют за lack эндогенно генерируемого фазического возбуждения.

Методы исследования

В текущем исследовании мы тестировали, являются ли фазические alterations возбуждения не только concurrently, но и лонгитюдно связаны с симптомами СДВГ и cooccurring внутренних и внешних расстройств over двухлетний интервал. Возбуждение изучалось используя две меры, полученные из eye tracking: warning signal modulation сдвигов взгляда (фазическое предупреждение) и расширение зрачка.

Участники и процедура

Окончательная выборка включала N = 54 с валидными eyetracking данными и измерениями симптомов от T1 и T2. Начальная выборка на T1 включала N = 82 детей (средний возраст 10.42 лет). Из них четыре были исключены из-за отсутствия валидных данных, один потому что no измерения симптомов были доступны, и десять потому что они принимали стимулирующие medication (известные влиять на возбуждение) для СДВГ в день тестирования. Семьи тринадцати детей (пять с СДВГ) не вернули вопросники или отказались участвовать на T2. Общая выборка на T2 поэтому состояла из 54 детей (16 с диагнозом СДВГ).

Информированное согласие было дано в письменной форме законными опекунами всех участников. Протокол исследования был одобрен региональным этическим обзорным советом Уппсалы, Швеция, и исследование было выполнено согласно соответствующим regulations и guidelines.

Экспериментальная задача

Экспериментальная задача была адаптированной версией gap-overlap задачи. В этой задаче участники изначально фиксируют стимул в центре экрана, и затем инициируют сдвиг взгляда на upcoming периферический стимул. Времена реакции сдвига взгляда измеряются при двух условиях: gap trials, где центральная цель гасится before onset цели (создавая временной "gap") и overlap trials, где центральный стимул остается на экране during onset цели. Времена реакции typically longer during overlap trials, эффект который results from комбинации двух феноменов.

Результаты исследования

Предсказание симптомов СДВГ через движения глаз

Более крупные эффекты предупреждения предсказывали более высокие уровни симптомов СДВГ на T2 [β = 0.48, t(46) = 3.68, p = 0.003]. Симптомы СДВГ на T2 также предсказывались временами реакции сдвига взгляда на T1 в uncued overlap условии [β = 0.56, t(46) = 4.63, p < 0.001]. Вариабельность времени реакции сдвига взгляда на T1 также предсказывала симптомы СДВГ на T2 [β = 0.50, t(46) = 3.88, p = 0.002].

Роль расширения зрачка

Меньшие responses расширения зрачка на T1 предсказывали более высокие уровни внешних симптомов на T2, после контроля для симптомов СДВГ на T2 [β = -0.58, t(46) = -2.94, p = 0.026]. Не было найдено связи между расширением зрачка на T1 и внутренними симптомами на T2, контролируя для симптомов СДВГ на T2.

Меньшие responses расширения зрачка на T1 предсказывали более высокие уровни внешних симптомов на T2, после контроля для внешних симптомов на T1 и симптомов СДВГ на T1 и T2 [β = -1.00, t(44) = -3.72, p = 0.003]. Не было найдено отношения между responses расширения зрачка на T1 и изменением внутренних симптомов на T2.

Обсуждение результатов

Нарушенное возбуждение как механизм СДВГ

Нарушенное возбуждение hypothesised to be механизм, лежащий в основе симптомов СДВГ и связанных визуальных внимания и eyemovement alterations. Нарушенное возбуждение может также лежать в основе associated симптомов внешних и внутренних расстройств. В этом исследовании мы изучили, предсказывают ли индивидуальные различия в eyemovement метриках, чувствительных к возбуждению, изменение симптомов СДВГ и коморбидных внутренних и внешних расстройств over 2-year период в группе детей oversampled для диагноза СДВГ.

Эффект фазического предупреждения определяется как уменьшение времени реакции после warning signals, вызванное временным увеличением возбуждения. Величина этого эффекта ранее была найдена associated с более высокими уровнями симптомов СДВГ. В текущем исследовании мы показываем, что эта мера также предсказывает уровни симптомов два года спустя. Однако, эффекты фазического предупреждения не предсказывали степень изменения между этими временными точками, предполагая, что altered возбуждение является traitlike vulnerability фактором для симптомов СДВГ during позднего детства и раннего подросткового возраста rather than механизмом изменения.

Специфичность для внешних симптомов

Вопреки нашим ожиданиям, response расширения зрачка к слуховым cues не был связан с симптомами СДВГ, но вместо этого предсказывал внешние симптомы на T2 beyond что could be объяснено основными симптомами СДВГ. Responses расширения зрачка на T2 были также связаны со степенью изменения внешних симптомов от T1 к T2, так что дети с более низкими responses расширения зрачка были более likely иметь более высокие уровни внешних симптомов на T2, даже после контроля для той же размерности симптомов на T1, а также для симптомов СДВГ на T1 и T2.

Насколько нам известно, это первое исследование, изучающее лонгитюдные связи между расширением зрачка в середине детства и последующими внешними симптомами. Расширение зрачка модулируется активностью в холинергической и норадренергической системах. Предварительно, наши результаты поэтому предполагают alterations в этих системах, которые relatively специфичны для внешних расстройств по сравнению с симптомами СДВГ.

Клинические импликации и будущие направления

Импликации для гипотез возбуждения СДВГ

Исследования в typically развивающихся популяциях показывают, что фазическое предупреждение может улучшать внимание и восприятие, и thereby влиять на обучение. Эффекты фазического предупреждения могли бы поэтому потенциально иметь compensatory роль для детей с СДВГ. Consistent с этой теорией, стимулирующие medication для СДВГ, такие как methylphenidate (МФГ), известны увеличивать возбуждение и имеют dosedependent благоприятные эффекты на несколько нейрокогнитивных функций, тесно связанных с возбуждением, таких как бдительность и вариабельность времени реакции у детей с СДВГ.

Поддерживаемые периоды фонового белого шума могут быть beneficial для когнитивной performance у детей с СДВГ, possibly through увеличенное возбуждение. Наши результаты указывают, что благоприятные эффекты увеличенного возбуждения на визуальное внимание у детей с высокими уровнями симптомов СДВГ видны already during очень короткий time scale. Интересный вопрос для будущих исследований - изучить, предсказывает ли фазическое предупреждение либо response к medication и другим treatments, либо changes после treatment.

Является ли низкое возбуждение фактором риска для продолжающихся внешних симптомов?

Внешние симптомы tend to уменьшаться от детства к подростковому возрасту, но лонгитюдное течение variable и подмножество детей с СДВГ показывают прогрессирующее течение. Здесь, reduced responses расширения зрачка к слуховым cues предсказывали относительное увеличение внешних симптомов over два года, после контроля для СДВГ и внешних симптомов на T1. Это предполагает, что blunted зрачковая реактивность может способствовать поддержанию или увеличению внешних симптомов during середину детства.

Ограничения исследования

Следует упомянуть некоторые ограничения. Во-первых, размер выборки был relatively small. Натуралистический дизайн исследования означает, что тип treatments, полученных между T1 и T2, не контролировался. Исследование не включало меру тонического возбуждения, которая могла бы предоставить ценную информацию о потенциальных взаимодействиях между тоническим и фазическим возбуждением.

Из-за relatively низкой частоты дискретизации мы не были able анализировать потенциально информативные eyemovement метрики такие как rate микросаккад или velocity саккад. Важно, все значительные эффекты были considerably larger чем ошибка дискретизации, означая, что временная неточность в оборудовании unlikely to have influenced результаты.

Включение cued gap trials могло бы предоставить более полную картину эффектов предупреждения на времена реакции сдвига взгляда. Также следует отметить, что, поскольку текущее исследование изучало лонгитюдное течение симптомов СДВГ across весь спектр, нужно больше исследований чтобы определить, сохраняются ли findings также для классификации ремиссии versus персистенции категориальных диагнозов в клинических условиях.