Feasibility of «Neurotracker» training device for working memory and sustained attention enhancement in posterior fossa tumor children survivors

Full Text

Актуальность проблемы Современные методы лечения нейроонкологиче-ских заболеваний, возникающих в детском возрасте, позволили существенно повысить показатели выживаемости среди пациентов. Вместе с тем наблюдаются и негативные последствия, вызванные как самой опухолью, так и методами терапии (напр., Randazzo et al., 2015; Docking, Paquier, Morgan, 2017). Наиболее важным и дезадаптирующим следствием болезни является снижение когнитивных функций, таких как внимание, рабочая память, исполнительные функции (Taggart, Goldsby, Banerjee, 2010; De Ruiter et al., 2013; Scantlebury et al., 2016). Результаты исследований показывают, что одной из наиболее вероятных причин этого ухудшения выступает дефицит белого вещества, обусловленный агрессивной противоопухолевой терапией (Mulhern et al., 2001; Reddick et al., 2014). Исследования, проводимые в области детской нейроонкологии, демонстрируют снижение множества функций - как моторных, так и когнитивных. В частности, у таких пациентов наблюдается ухудшение работы саккадической системы в виде наличия гиперметриче-ских и дополнительных корректирующих саккад, являющихся компенсацией функциональных и анатомических нарушений, связанных в том числе с работой мозжечка, принимающего участие в работе саккадической системы (Einarsson et al., 2016; Касаткин и др., 2017). Кроме того, частым следствием лечения нейроонко-логического заболевания является снижение показателей рабочей памяти и внимания. Рабочая память выступает в качестве важнейшего интегратора текущего потока информации, обеспечивая хранение и манипулирование необходимыми объектами для выполнения поставленной задачи. Поскольку рабочая память задействована во многих когнитивных процессах - от чтения до решения математических задач - ее снижение значительным образом сказывается на академической успеваемости ребенка (Ach et al., 2013; Ramirez et al., 2013; Maehler, Schuchardt 2016). Однако указанные нарушения являются до определенной степени обратимыми, и в литературе описано множество работ, посвященных коррекции когнитивных функций (Han et al., 2015; Richard et al., 2016). Нашей исследовательской группой было проведено несколько пилотажных исследований, направленных на развитие зрительно-моторной интеграции, исполнительных функций, рабочей памяти и внимания (Касаткин и др., 2017). В данной статье представлены результаты коррекции рабочей памяти и внимания с помощью тренажера Neurotracker. Данный прибор был сконструирован группой разработчиков во главе с профессором Монреальского университета Джоселином Фабертом для улучшения функций длительно удерживаемого внимания, концентрации и пространственной рабочей памяти. Neurotracker зарекомендовал себя как эффективное средство тренировки указанных функций у спортсменов (Faubert, Sidebottom, 2012; Faubert, 2013; Mangine et al., 2014; Grushko, Bochaver, Kasatkin, 2015; Grushko et al., 2016; Romeas, Guldner, Faubert, 2016), военных (Vartanian, Coady, Blackler, 2016), здоровых детей и взрослых (Tullo, Faubert, Bertone, 2015). Объективные методы диагностики когнитивных функций, такие как нейропсихологические тесты и количественное ЭЭГ, позволяют говорить о том, что занятия на данном тренажере повышают показатели скорости обработки зрительной информации, внимания и рабочей памяти, а также приводят к изменениям электрической активности мозга в состоянии покоя (Parsons et al., 2016). 46 Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 6^2017 Цель исследования Целью настоящего исследования было показать применимость нового метода улучшения показателей пространственной рабочей памяти и длительно удерживаемого внимания у детей, переживших опухоли задней черепной ямки, а также выявить возможные ограничения данного метода. Материалы и методы исследования В исследовании приняли участие 53 пациента, перенесших опухоли задней черепной ямки и проходивших реабилитацию в ЛРНЦ «Русское поле» ННПЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева. Выборку составили 24 девочки и 29 мальчиков; средний возраст - 11,0 лет. Медиана продолжительности ремиссии/времени после завершения терапии у 52 пациентов составила 24,5 месяца (разброс от 2 до 123 месяцев); один пациент продолжал терапию, связанную с рецидивом основного заболевания на фоне стабилизации болезни. Выборка включала несколько нозологических групп: пациенты, перенесшие медуллобластому (n=39), астроцитому (n=10), невриному (n=1), ганглиому (n=1), менингиому (n=1), эпендимому (n=1). В процессе лечения 31 пациент получил полихимиотерапию, лучевую терапию и оперативное вмешательство, 10 пациентов получили только оперативное вмешательство, 5 пациентов получили лучевую терапию и оперативное вмешательство, и 3 пациента - полихимиотерапию и оперативное вмешательство. Пациенты проходили курс реабилитации в ЛРНЦ «Русское поле в течение 32 дней. В настоящем исследовании был использован протокол, согласно которому общее время занятия за одну сессию составило 10 минут; всего пациенты прошли 4-8 сессий (в среднем 6). Различия в количестве полученных занятий были связаны с индивидуальными обстоятельствами пациентов. Каждая сессия включала в себя 20 тренировочных проб в режиме «Core», каждая из которых выглядела следующим образом. Испытуемый садился на расстоянии 2,5 м от экрана и выполнял задание, надев 3D^^. Стимулы показывались на 3D-экране с диагональю 66". В начале пробы испытуемому предъявлялось 8 желтых шаров. Через некоторое время 3 из них становились красными, а потом снова желтыми, после чего все шары перемещались в 3D-пространстве в течение 8 секунд. Затем на всех шарах появлялись цифры от 1 до 8, и испытуемый должен был назвать цифры, обозначающие те шары, которые вначале были красными. Если участник справлялся успешно, в следующей пробе скорость движения шаров увеличивалась, если нет - уменьшалась. Таким образом, в программу тренажера Neurotracker заложена динамическая подстройка под эффективность выполнения проб конкретным испытуемым. В качестве показателя эффективности тренировочной сессии брался интегральный показатель «Score», который высчитывался программным алгоритмом и являлся отражением совокупности параметров динамики изменения скорости движения и количества правильно названных шаров на протяжении всех 20 проб. Результаты и обсуждение Для определения эффективности серии коррекционных занятий был использован регрессионный анализ, при котором зависимой переменной выступили значения интегрального показателя, а независимой -номер занятия (Рис. 1). Результаты анализа показывают устойчивое повышение интегрального показателя на протяжении 6 занятий (p<0,002). Поскольку возраст испытуемых имел достаточно большой разброс - от 6 до 17 лет, был также проведен анализ возрастных различий. Все испытуемые были поделены на три группы: младшую (6-9 лет), среднюю (10-13 лет) и старшую (14-17 лет). Визуализация возрастных различий приведена на рис. 2. По причине того, что не во всех группах большая часть детей получила 6 занятий, данный график отображает результаты возрастных групп по 5 занятиям. 1,2 0,7 0,6 ■- 1 2 3 4 5 6 Рис. 1. Динамика изменения интегрального показателя на протяжении 6 занятий у всей выборки. Нейрокогнитивные технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 47 Вестник восстановительной медицины № 6^2017 Было выявлено, что регрессионные уравнения, отражающие зависимость значения итогового показателя от номера занятия, значимы только для старшей группы (p<0,002). Для средней группы такая зависимость была значима только на уровне тенденции (p<0,079), а для младшей не значима вовсе. Кроме того, ранговый дисперсионный анализ Фридмана показал наличие различий между каждой из пар возрастных групп (p<0,0067) (Рис. 2). Подобные различия между возрастными группами были получены и в другом исследовании с использованием тренажера Neurotracker, в котором авторы показали, что младшая группа (6-12 лет), по сравнению с двумя старшими (13-18 и 19-30 лет) смогла успешно выполнить задание только при условии более низкой скорости движения шаров (Tullo, Faubert, Bertone, 2015). Анализ нозологических групп (медуллобластома и астроцитома) с помощью однофакторного дисперсионного анализа показал наличие влияния фактора диагноза на уровне тенденции (p<0,099): группа детей, перенесших астроцитому, продемонстрировала более высокие результаты. Такие выводы были получены при исследовании других нейрокогнитивных функций: зрительно-моторной координации, произвольной регуляции, психомоторной скорости, вербальной и зрительной памяти (R0nning et al., 2005; Vaquero et al., 2008; Khajuria et al., 2015; Касаткин и др., 2017). Кроме того, проводился сравнительный анализ по факторам межполовых различий, полученной терапии, локализации опухоли и срока ремиссии, однако значимого влияния обнаружено не было. Выводы На основании проведённого исследования можно говорить о том, что коррекция и развитие функций длительно удерживаемого внимания и пространственной рабочей памяти на основе тренажера Neurotracker может применяться в практике реабилитации детей, перенесших опухоли головного мозга. Результаты исследования выявили возрастные ограничения работы на указанном тренажере: его эффективность наблю дается у детей старше 10 лет. Было также обнаружено влияние фактора диагноза на успешность выполнения коррекционных сессий. Заключение Модифицирование важнейших когнитивных функций у детей, перенесших опухоли мозга, с использованием Neurotracker позволяет добиться позитивных результатов за достаточно короткий срок. В работе впервые была показана динамика занятий пациентов, перенесших данное заболевание, на предложенном методе и дана оценка эффективности проводимых занятий. Результаты проведенного исследования показывают, что люди с ограниченными когнитивными способностями, к которым относятся пациенты с новообразованиями задней черепной ямки, связанные в этом случае как с возникновением самой опухоли, так и с перенесенной операцией, способны релевантно выполнять задания на описываемом когнитивном тренажере и повышать свою результативность в процессе тренировок, не испытывая затруднений с освоением метода и совершенствую на нем свои навыки. Однако по результатам проведенного исследования можно утверждать, что достоверные положительные результаты наблюдаются только у более старшей группы детей (>10 лет), что может служить критерием к назначению занятий на тренажере для пациентов с отмеченной патологией. Таким образом, проведенное исследование открывает возможность применения данного метода у детей, переживающих последствия лечения и терапии ней-роонкологических заболеваний. Метод является перспективным и потенциально представляет интерес для реабилитационных центров, работающих в области детской нейроонкологии. Одновременно с этим необходимо проведение дальнейших исследований для понимания ведущего фактора патогенеза нарушения рабочей памяти и внимания у детей, перенесших опухоль задней черепной ямки.

About the authors

V. N Kasatkin

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Ministry of Health

Email: kasatkinv@bk.ru

A. A Dreneva

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Ministry of Health

V. N Anisimov

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Ministry of Health

A. F Karelin

Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Ministry of Health

References

Supplementary files