摘要

本研究的目的是檢查注意缺陷多動障礙(ADHD)參與者在節律性運動活動時大腦區域之間的相關性。患有多動症的兒童有異常的運動振蕩活動。這可能是參與運動任務的區域之間同步活動和高度連通性的結果。我們使用功能性核磁共振檢查了6名多動症患者和4名對照組在手指敲擊時大腦區域的相關性(根據1-4Hz提示)。我們發現在右側小腦、左側運動皮層、雙側基底神經節和左側輔助運動區均有激活。選擇右側額葉皮層作為對照區。與對照組相比，多動症參與者的運動區域之間的相關性更高(p=0.0046)。所有參與者的運動區和非運動區之間的相關性都很低。多動症參與者的運動區域之間的高度相關性，而非運動大腦區域之間的高度相關性，可能反映了運動區域之間的高度同步性，並表明節律性活動期間的連通性增加。

關鍵詞:

電機開發;注意力缺陷多動障礙;核磁共振成像

簡介

雖然“注意缺陷-多動障礙(ADHD)”的臨床症狀有很好的特征和公認，但這種常見神經發育障礙的神經基礎仍然未知。與神經發育障礙類似，ADHD的病因被認為超出了局部的神經解剖區域，很可能是由於大腦功能的普遍異常。最近的神經影像學研究表明，多動症的各種紊亂與異常的大腦連接有關。連通性是連接大腦各個區域的功能基礎設施。該係統在活動和休息狀態下以不同的方式發揮作用。多動症兒童在完成不同任務時的連通性與年齡匹配的對照組不同。與多動症相關的皮層-皮層下區域之間連接增加與更大的衝動性[1]相關。雖然在認知任務[2]期間發現了更緊密的耦合，但在運動表現期間的連通性變化之前沒有報道過。

患有多動症的個體有各種運動振蕩異常，這可能反映了行動過程中連通性的增加。患有多動症的兒童往往有過多的鏡子溢出動作[3]。在我們之前的研究中，我們發現超過一半的兒童在敲擊任務中有異常的節奏反應;而不是按要求的頻率，他們在一個恒定的更高的頻率[4]。這種異常反應在呱甲酯治療[5]時保持不變。

我們假設ADHD患者的大腦區域之間的同步性會增加，這可能解釋運動振蕩異常。為了驗證這一點，我們使用功能磁共振成像(fMRI)檢查了多動症患者和對照組在節奏運動敲擊時大腦區域之間的相關性。

方法

參與者

10名年輕人參與了這項fMRI對照研究:6名ADHD患者(平均22歲，SD 1.3歲;5名男性)和4名對照組(平均32歲，正常年齡8歲;3女性)。所有的參與者都是右撇子，並且聲稱他們能夠在測試中安靜地躺上一個小時。多動症的診斷是由神經學家使用DSM-4標準做出的。這項研究得到了赫爾辛基Shaare Zedek委員會的批準，每位參與者都簽署了知情同意書，並獲得了時間損失和差旅費的補償。

測試過程

fMRI數據采用塊設計範型獲得。參與者在聽到聽覺刺激後立即用右手食指輕敲一個光學按鈕。聽覺刺激以6種頻率(1、2、2.5、3、3.5和4hz)以12秒為一組，中間有6-12秒的休息。每個頻率以隨機順序出現，在會話中出現3次。在不同的頻率下測試手指敲擊，試圖引起多動症兒童的異常節律反應。

核磁共振數據采集

MRI測量采用全身3.0特斯拉MRI掃描儀(GE Signa EXCITE, Milwaukee, WI, USA)進行。功能協議基於回波平麵梯度回波(T2^＊)加權圖像(GE-EPI) (TR/TE/翻轉角度=3000/55/90)，視場為24厘米²且矩陣大小為80 × 80)。此外，為每個受試者獲取高分辨率的三維寵壞梯度回波(SPGR)序列，以便進行體積統計分析。聽覺刺激由GoldWave數字音頻編輯器(http://www.goldwave.com)的共享軟件版本提供，並由使用Presentation 0.71軟件編寫的程序協議生成。

功能磁共振成像數據分析

MRI數據處理采用Brain Voyager 4.4軟件包(http://www.brainvoyager.com)[6,7]。預處理步驟包括頭部運動檢測與校正、時間線性趨勢去除和每時間程2個周期的時間高通濾波。使用通用線性模型(GLM)[8]分別計算每個受試者的3D統計參數圖。每種條件(即1、2、2.5、3、3.5和4 Hz)分別建模為與標準合成HRF卷積的箱車回歸量，並在模型中使用。反映頭部在六個方向運動的調整參數被包含在模型中。百分比(%)信號在所有區域的平均擬合為0-1 -這並不影響相關性和Wilcoxon檢驗。一個立方體被裁剪(6859像素;19個體素)來自每個感興趣的運動區域，在感興趣區域的峰值激活區域周圍，在無活動區域的控製區域。解剖體積和功能體積被共同登記並歸一化到Talairach空間。

統計分析

在整個時間過程中，計算所有大腦區域的%信號值之間的Pearson相關係數。相關係數不應遵循正態分布，一些組比較的樣本量較小，因此組比較采用Wilcoxon雙樣本檢驗。給出了標稱p值。

結果

大腦活動

所有參與者都成功執行了任務。當我們將所有敲擊條件與靜息狀態進行比較時，我們發現所有參與者的激活區域主要分布在5個區域:右側小腦(Rt Cb)、左側運動皮層(Lt Cx)、右側基底神經節(Rt BG)、左側基底神經節(Lt BG)、左側輔助運動區(SMA)。右側額葉皮層(Rt Frt)作為控製區域，因為它在運動任務中沒有被激活。

組分析

在ADHD參與者和對照組之間，關於特定大腦區域對的激活百分比的相關水平沒有統計學上的顯著差異(表1)。

表1:各組各區域配對相關係數分布表，ADHD與對照組p值比較

多動症患者的運動區高度相關

多動症患者(圖1)與對照組(0.35±0.29;Wilcoxon雙樣本檢驗，p=0.034)。兩組，ADHD和對照組，運動區域內配對的%激活(平均0.54±0.21)比運動區域和非運動區域(平均0.16±0.20;p < 0.0001)。然而，與對照組(平均0.46±0.26;Wilcoxon雙樣本檢驗，p=0.013)。運動區和非運動區之間的激活率相關性較低，且兩組相似(ADHD組平均0.18±0.19，對照組平均0.13±0.22;Wilcoxon雙樣本檢驗，p=0.73;表1)。

圖1:注意力缺陷多動障礙(ADHD)參與者在敲擊任務中的運動區域與對照組的相關性。(A,B): BOLD大腦活動(%信號)隨時間(秒)顯示在敲擊間隔時高激活，在休息時低激活。左側(黑色)和右側(灰色)基底神經節之間存在時間相關性。然而，患有多動症的參與者(A)的左手(灰色)和右手基底神經節(黑色)之間的相關性(=0.88)高於對照組(B)的參與者(=0.54)。(C):群體分析顯示多動症(ADHD)參與者(n=6)在運動區域(運動皮層、SMA、基底神經節和小腦)之間的相關性顯著高於對照組(n=4);Wilcoxon雙樣本檢驗，p=0.001)。

區域分析:基底神經節內高度相關

左、右基底節區激活率相關性最高(平均0.79±0.10)，右小腦與右側基底節區激活率相關性最低(平均0.37±0.21)。

討論

我們發現多動症參與者的運動腦區之間存在高度相關性，但非運動腦區之間沒有相關性。與對照組相比，多動症受試者在有節奏敲擊時發現的更高相關性反映了在執行任務時運動區域之間更高的同步性，可能表明在活動時功能連通性增加。

對ADHD個體的連通性研究顯示，根據任務和大腦區域的不同，結果有所不同[9,10]。靜息狀態功能磁共振成像研究發現，多動症患者的連接特征是連接增加或減少。發現皮質區域(如後扣帶皮層和腹內側前額葉[11])之間的連通性下降，並在刺激性藥物[12]後恢複正常。伏隔核和前額皮質[1]之間的連通性增加。提示連接異常與ADHD的特定行為特征有關。例如，多動症兒童的獎勵動機區域(紋狀體和前扣帶)比對照組[13]有更高的連通性。連通性與“默認模式網絡”有關，它可能持續存在或侵入影響注意力的活動時期。任務過程中連接增強可能反映了休息階段從休息階段轉移到注意階段的能力不足[14]。

在我們的研究中，左右基底神經節在敲擊時表現出最高的連通性。這種在運動任務中增加的耦合與報告的非運動任務中的耦合[2]相似。因此，我們認為ADHD患者無法根據任務調整大腦連接水平可能會影響表現。也就是說，休息時較低的連通性導致更大的衝動性[1]通過活動增加的連通性可能導致較低的運動和非運動任務的表現。

限製:樣本量小(n=10)，組間年齡差異顯著(p=0.005)。

未來的研究可能會研究運動訓練在注意力障礙治療中的作用。例如:在運動活動期間的生物反饋可能反映連接的變化，從而使獲得更好控製的訓練從默認模式轉變為注意模式。

結論

據我們所知，這是第一份關於多動症在運動任務中同步性增加的報告。我們認為ADHD患者存在異常的連通性調節;也許在靜息狀態下，連通性異常低，導致注意力不集中，而在活動時，連通性增加，導致衝動和多動。

的利益衝突

作者聲明他們沒有利益衝突。

資金

這項研究由以色列國家心理生物學研究所和Shaare Zedek醫療中心資助

參考文獻

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條信息

文章類型:研究文章

引用:Ben-Pazi H, Rosenberg-Katz K, Deutsch L, Kafri M(2016)年輕成人注意缺陷活動障礙的運動輕敲高相關性:一項受控功能MRI研究。神經生物學雜誌2(4):doi http://dx.doi。org/10.16966/2379 - 7150.129

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出版的曆史:

收到日期:09年2016年8月

接受日期:2016年10月04

發表日期:09年10月2016年