Децата с генерализирани разстройства на развитието (PDD), такива като разстройства от аутистичния спектър (ASD), демонстрират известно ниво на нарушения в социалните взаимоотношения и комуникацията още преди навършване на тригодишна възраст. Някои деца с аутизъм срещат затруднения при преработването на реч при наличие на фонов шум. Също така се съобщава за намалена амплитуда, забавена синхронизация и напълно деградирала морфология на мозъчната кора при преработване на произнесени срички при деца с ASD, съпоставено с нормално развиващи се деца.

Fast ForWord Language е програма за езиково обучение, състояща се от седем игри, фокусиращи се върху различаване на звуци и разбирането на езика. Програмата предоставя слухово фокусирано обучение, което включва слушане и подреждане на звукове, слухово внимание, слухово разпознаване, разпознаване на фонеми и памет. Звуците в игрите са променени по спектър и време, за да се откроят сигналите, важни за различаване на речта, като това открояване бива постепенно намалявано с напредването на детето в играта. Игрите са завършени, когато детето постигне критерий за точност (85%), което води до преминаване към следващата програма, която е Fast ForWord Langauge to Reading. Ретроспективно проучване сред 100 деца с ASD, които използвали FFW Language заедно с редовната им програма за намеса, показало, че почти всяко дете, завършило обучението, показало подобрения във възприемането и изразяването на езика. Докато това проучване предполага, че обучението с Fast ForWord може да бъде от полза за деца с ASD по отношение на учене на езика, то обективни невронни показатели за слуховата функция не били оценявани и влиянието на Fast ForWord върху биологичните функции при деца с ASD не било известно.

Това изследване оценило ефективността на Fast ForWord при деца с ASD за засилване на централната слухова преработка на звуците на речта представени в тиха среда и при наличието на фонов шум. Предвид доказателствата от изследването на деца с ASD и във връзка с докладите за подобрения при централната слухова преработка след слухово обучение както в мозъчния ствол, така и в мозъчната кора, и като се имат предвид базираните на слуха обучителни компоненти на FFW, ние предположихме, че обучението с Fast ForWord изменя нервното преработване на звука при деца с ASD. Предположихме, че деца, които са завършили упражненията във Fast ForWord, биха показали подобрение в нервното кодиране на сричките на говора, включително по-бързо време на отговор и по-голяма вярност на отговора по отношение на стимула. Тук представяме случаи от клиничната практика за биологичното въздействие на Fast ForWord при пет деца с ASD.

Методи

Институционалният съвет при Northwestern University одобрил изследването. Било получено информирано съгласие от родителя или настойника и одобрение от детето. Институционалният съвет гарантирал, че всички изследвания се провеждат в съответствие с Декларацията от Хелзинки. Децата и техните семейства били поканени в изследователската лаборатория преди началото на изследването, за да свикнат с мястото и оборудването за изпитване преди експерименталното събиране на данни. Данните били сравнени с данни от повторно изпитване на шест деца с ASD, които не са участвали в изследването. Получено било информирано съгласие и одобрение от всички участници.

Участниците

Семейства, участвали в предишни по-всеобхватни проучвания на нервното преработване на речта при деца с ASD, били поканени да участват в това проучване. Всички деца трябвало да (а) имат официална диагноза ASD, поставена от детски невролог или психолог и да са активно наблюдавани от техните лекари и професионалисти в училище на редовни интервали от време; (б) нямат утежняваща неврологична диагноза (например, епилепсия, церебрална парализа); в) имат нормален периферен слух, измерен чрез тонална прагова аудиометрия (≤20 dB HL за октави между 250 и 8000 Hz) и нормални мозъчно-стволови слухово евокирани отговори (с латентност на V вълна при сила на звука от 80.3 dB [16, 19, 20]); г) имат резултат от всички скали за оценка на умствената способност ≥85, по Скалата за интелигентност на Уекслър; и (д) имат резултат за основен език ≥80, оценен съгласно Клинична оценка на езиковите основи (Clinical Evaluation of Language Fundamentals). Контролна група от шест момчета с ASD (средна възраст = 9.00 години, стандартно отклонение (SD) = 1.549), които завършили целия тестови протокол, но не са проявили интерес да участват в интензивната интервенция, се съгласили да бъдат повторно тествани по оригиналния протокол. Контролните данни били използвани, за да се установи тест-ретест надеждността на измерванията. Данните за реакция на кората на главния мозък на участник С3 не били налични, така че получените средни стойности за измерванията на реакцията на кората на главния мозък били изчислени от данните за останалите петима участници. Вижте Таблица 1.

Пет момчета (средна възраст = 9.40 години, стандартно отклонение (SD) = 1.517) преминали слухова тренировка посредством FFW за период от 5-10 седмици (средно = 7.45 седмици). Продължителността била определена от собствения прогрес на всяко дете чрез компонентите на програмата Fast ForWord Language и Fast ForWord Language to Reading. Участниците и техните семейства започнали да получават инструкции от обучен представител на Scientific Learning Corporation и след това преминали към обучение в домашна среда, след като било установено, че са разбрали програмата. Обучението завършило, когато детето достигнело до 85% степен на завършване (процент = брой нива, с които е напреднало детето) и по този начин продължителността била различна в различните случаи. Всяко дете в обучаваната групата започнало обучението в рамките на една година от първата си сесия (средно = 5,1 mos, стандартно отклонение (SD) = 4,29) и било тествано отново приблизително 1 месец след завършване на обучението (средно = 34,6 дни, SD = 18,11). Участниците били избрани от самите тях и като следствие от това наличието или степента на дефицит в слуховите неврофизиологични профили преди обучението не били контролирани.

Контролните и обучените групи не се различавали съществено по възраст (Mann-Whitney U = 12,5, p = 0,644), IQ (средна стойност на контролна група: 104, средна стойност на обучена група: 111,8, U = 11, p = 0.464) или езикови способности (средна стойност на контролна група: 97.33; средна стойност на обучена група: 102.8, U = 12.5, р = 0.644). Освен това групите не се различавали съществено по време на повторното тестване (средна стойност на контролна група: 14 месеца, средна стойност на обучена група: 9.2 месеца, U = 5, p = 0.067), въпреки че имало тенденция  обучената група да е с по-кратък интервал на тест-ретест от контролната група.

Неврофизиологични изследвания и преработване на информация

Били събрани мозъчно-стволовите слухови отговори както на 40 ms синтетичен „da“ стимул произведен в KLATT, така и на две 230 ms „ya“ срички с контури на линейно усилена основна честота (F0) (130 – 220 Hz възходяща; 130 Hz низходяща), които били дигитално манипулирани в Praat. Стимулът „da“ бил представен в тиха среда (80 dB SPL) за записи на мозъчния ствол и при тих и бял фонов шум (+5 dB SNR). „yа”-стимулите били представени само в тиха среда (60 dB SPL) и били използвани, само за да се съберат мозъчно-стволови отговори.

Всички стимули били представени чрез слушалки, поставени в ушите (мозъчно-стволов „da“: ER-3A, Natus Medical Inc, мозъчно-стволов „ya“ и „da“ от кората на главния мозък: ER-3, Etymotic Research, Elk Grove Village, IL, САЩ) и били събрани отговори с помощта на монтаж на вертикални електродни. Мозъчно-стволовите отговори на „da“ били събрани с помощта на системата Bio-Logic Navigator Pro при честотата на дискретизация от 6856 Hz.

Отговорите били филтрирани от 100 до 2000 Hz (12 dB / наклон на октава), а изпитвания с амплитуда по-голяма от ± 23,8 μV били отхвърлени. Били събрани три хиляди приети развивки от всеки поляритет и били усреднени, така че да образуват окончателния усреднен отговор от 6000 развивки. Мозъчно-стволовите отговори на „уа“ били дигитализирани при 20 000 Hz с NeuroScan Acquire и филтрирани от 80-1000 Hz (12 dB / наклон на октава). Отхвърлянето на артефакти било ± 35 μV. Били събрани по две копия от 2400 развивки (1200 всеки поляритет) за всеки стимул. Отговорите на кората на главния мозък на „da“ били събрани чрез NeuroScan Acquire при честота на дискретизация от 2000 Hz, филтрирани от 0.5-100 Hz (12 dB / наклон на октава) и отхвърлени артефакти при ± 65 μV. Били събрани приблизително 1000 приети развивки. Бил използван допълнителен електрод върху горния ъгъл на ляво око, за да се наблюдават примигванията на окото.

Измерванията, използвани в настоящия документ, били ограничени до време на настъпване на отговор в подкоровите структури на главния мозък и време за отговор на кората на главния мозък в тиха и шумна среда. Времето за отговор е представено чрез пиковото време на изчакване за начало на отговор на „da“ вълни V и A и за отговор на кората на главния мозък на „da“ в тиха  и шумна среда P1 ‘и N1’. В допълнение били оценени проследяването на височината на тона в подкоровите структури на главния мозък при отговор на “ya” (честотна грешка за F0 и сложните показатели, включващи честотни грешки за F0 и втората синусоида (Н2) и силата на височината на тоновете). Тези мерки били значително понижени при деца с ASD спрямо типично развиващите се деца и представляват най-силните различия между групите. Всички анализи на данни били автоматизирани, като се използвали алгоритми, кодирани в Matlab 7.4 (The MathWorks, Inc., Natick, МА).

Статистически анализи

Отговорите от обучената група били преценявани спрямо размера на очаквана промяна чрез сравняване на данните на всяко лице със средния размер на промяна, наблюдавана в контролната група. За да бъде счетена една промяна за значителна, се изисквало тя да бъде по-голяма от 1 стандартно отклонение (SD) от средната промяна в контролната група за това измерване (вж. Таблица 2). Този критерий е често използван за клинични диагнози. Вероятността да се покаже подобрение на всяко едно случайно измерване е ~ 16%; Вероятността да се покаже едновременно подобрение на две измервания е ~ 2,6%, а на три измервания – ~ 0,4%. Следователно подобрение на две или повече измервания би се появило при по-малко от ~ 5% от участниците просто поради случайност, стандартно алфа ниво за статистически анализи. Промяната била изчислена като стойността след теста минус стойността преди теста, а за всички променливи, освен за комбинираното измерване за проследяване на височината на тона, по-малките числа показвали по-характерна функция (т.е. по-кратко време на изчакване, по-малко честотни грешки), така че отрицателните стойности показвали подобрение в кодирането. Тъй като комбинираното измерване за проследяване на височината на тона било средно от z стойностите, трансформирани срещу средната стойност на нормално развиващи се (виж [10]), засиленото кодиране би било представено чрез увеличаване на резултата. В допълнение, отговорите на субектите били сравнени с установените преди това норми при деца с нормално развитие, за да се определи нормалността. Бил използван критерий от 1,6 SD, който включва ~ 95% от хората от населението.

Програмата FFW не публикува резултати за ниво на уменията или процентно правилни резултати в началото или при завършването на програмата, като изключва количествени анализи на поведенческите промени. Тъй като програмата е адаптивна, успехът се определя от „завършването“ на  упражненията. Индивидуалният прогрес и свързаните с него промени са разгледани по-долу за всеки участник. 

Резултати

Субект 1
S1 е с клинична диагноза аутизъм. Спрямо необучените деца с ASD, S1 показал подобрения във времето за отговор в подкоровите структури и кората на главния мозък, но не и в проследяването на височината на тона. Въпреки, че S1 не демонстрирал нарушена преработка в мозъчния ствол спрямо децата с нормално развитие по време на предварителна подготовка, времето за отговор на вълна А станало по-бързо след обучението (подобрение от 1.5 SD над нормално развиващите се означава до 0.25 SD над средната стойност на нормално развиващите се (Фигура 1Б). В допълнение отговорът в кората на главния мозък P1′ при фонов шум се появил по-рано след обучение, подобрявайки се от 3,9 SD до 1,6 SD (Фигура 2Б, [11].) При  FFW Language, S1 показал последователен напредък в задачите за временна слухова преработка, но демонстрирал трудности с работната памет при преминаването в компонента на програмата Fast ForWord Language to Reading.

Субект 2
S2 е с клинична диагноза синдром на Аспергер. Подобно на S1, S2 подобрил времето за отговор в подкоровите структури и кората на главния мозък и също така постигнал значителна промяна в проследяването на височината на тона спрямо контролната група. S2 показал значително забавяне във времето за вълна А преди обучението (3,4 SD над средното при нормално развитие), но  преминал към рамките на 2 SD след обучение (вж. Фигура 1Б). При отговорите в кората на главния мозък, P1 ‘и N1’ време на изчакване на тихо станали по-ранни (подобрявайки се съответно с 1.3 SD и 1.7 SD). Той демонстрирал последователен напредък чрез упражненията в „Language” и „Language to Reading“ и завършил обучението с бързи темпове (вж. Таблица 1). Разграничаването на поведенчески звук на речта и временното му преработване били забелязани като леки дефицити в началото на обучението и показали незначителни подобрения според доклада от FFW. 

Субект 3
S3 е с клинична диагноза разстройство от аутистичния спектър (ASD) и спрямо контролната група подобрил времето за отговор в подкоровите структури и кората на главния мозък, без подобрение в проследяването на височината на звука. Въпреки че S3 демонстрирал анормално време на вълна А (4.7 SD извън средното за нормално развитие) при предварителния тест, отговорът му попаднал в рамките на нормалните граници след обучение (0.91 SD, виж Фигура 1В). S3 също така демонстрирал лошо преработване в кората на главния мозък преди обучението с по-бързо синхронизиране на P1 в тиха среда и при фонов шум след обучението (промени съответно на 2.2 SD и 1.3 SD, виж Фигура 2Б). S3 напреднал бързо по време на обучението FFW Language и продължил с обучението „Language to Reading“.

Субект 4
S4 е с клинична диагноза синдром на Аспергер. По отношение на контролната група, S4 подобрил времето за отговор в кората на главния мозък, както и точността на проследяването на височината на тона в подкоровите структури на главния мозък. Този участник показал значително увреждане както при мозъчно-стволовата преработка на „da“, така и в контура на височината на тона „ya“. След обучението, S4 попаднал в рамките на нормалните граници на това измерване, като се подобрил от 1,9 SD до 0,95 SD от средното за нормално развитие, въпреки че подобрението му е неубедително по отношение на контролната група. Той значително подобрил честотата на грешката на F0 в сравнение с промените в контролната група. Подобренията в проследяването на височината на тона, наблюдавани в S4, са от особен интерес, тъй като по-голямата част от модулите на FFW не насочват специално към разграничаване на честота или идентифициране на височината на тона. Въпреки че е възможно дефицитът на проследяване на височината на тона, открит по-рано при деца с ASD, да бъде подобрен без специално насочване към разграничаване на честота или преработване на силата на звука, според родителския доклад S4 участвал и в активно музикално обучение за времето на изследването, което може да е повлияло на подобренията в проследяването на височината на тона. Сред измерванията за отговор в кората на главния мозък, само P1 времето на изчакване при фонов шум се появявало  по-скоро след обучение (промяна от 1,5 SD, виж Фигура 2Б). Този субект последователно преминал през всички упражнения на FFW, включително Language и Language to Reading . Може да се направи предпазлива връзка между неговия последователен поведенчески напредък и неврофизиологичните му подобрения.

Субект 5
S5 е с клинична диагноза разстройство от аутистичния спектър, без по-специфично разграничение. S5 показал подобрения във времето за отговор в кората на главния мозък по отношение на контролната група, без промяна в измервания за време в подкоровите структури или проследяване на силата на звука. Той демонстрира лоша транскрипция на „da“, лошо проследяване на силата на звука и лошо кодиране в кората на главния мозък преди обучението. Въпреки че измерванията в мозъчния ствол не са се променили, той показал по-бързо време за отговор в кората на главния мозък след упражненията; P1 времето на изчакване в тиха среда и при фонов шум значително намаляло (промени съответно с 1.8 SD и 3.8 SD, виж Фигура 2Б). За съжаление S5 не завършил нито FFW Language, нито Language to Reading и се борил с чувство на неудовлетвореност по време на обучението. При него били забелязани проблеми с временното слухово преработване, разграничаването на звуци на речта и с работната памет. Независимо от подобрението му при времето за изчакване на отговор в кората на главния мозък, липсата на подобрение в измерванията от мозъчния ствол може да са били поради неговата неспособност да завърши пълния протокол за обучение.

Дискусия

Въпреки че настоящата извадката е малка, обучението изглежда има благоприятно въздействие върху някои аспекти на невронната транскрипция на говора при всички деца. Три деца подобрили транскрипцията в подкоровите структури на „da“ в тиха среда и едно дете подобрило проследяването на силата на звука спрямо промяната, наблюдавана в контролната група. От четирите обучени деца, които показали подобрения в мозъчния ствол, две са имали лоша транскрипция на „da“ и / или „ya“ при предварителния тест спрямо децата с нормално развитие и са се приближили или са достигнали до нормални граници след обучението. Освен това, всяко от петте деца, преминали FFW обучението, са подобрили най-малко едно измерване на преработване на речта в кората на главния мозък по отношение на контролната група, като времето за отговор се е подобрило както в тиха среда, така и в шумна среда за някои деца. Това изследване е първото, което съобщава за податливост на настъпването на отговор на „da“ при краткосрочно обучение, гъвкавост при проследяване в подкоровите структури на честотния контур в стимулите „ya“ и промените в отговора в кората на главния мозък при деца с ASD.

Поради ограничения размер на извадката и променливостта на степента на тежест на аутизма и диапазона на диагнозата в нашата група, не можем да извлечем конкретни заключения по отношение на децата с аутизъм спрямо тези със синдром на Аспергер. Важно е да се отбележи, че всички деца в проучването били с нормална интелигентност и езикови способности. По този начин диференцирането на диагнозата и езиковата способност имат по-слабо въздействие върху констатациите от това проучване, тъй като фокусът е поставен върху определянето на нервни подобрения в слуховата преработка след обучение с FFW, вместо върху очакваните поведенчески подобрения (които не били емпирично оценени в това изследване ). Това, че е идентифициран модел на подобрение дори в тази хетерогенна група от спектъра, предполага по-широко приложение на обучението при деца в спектъра.

Заключения

Това проучване показва първоначално доказателство за ефикасността на насоченото слухово обучение за подобряване на слуховата преработка при деца с ASD. Биологичните промени, идентифицирани в настоящото проучване, били придружени от последователен и успешен напредък чрез FFW обучението. Въпреки че не е установена връзка между дните на обучение и нервните подобренията, разширеното използване на FFW или продължително тестване могат да разкрият по-изразени промени във функцията на мозъчния ствол както и подобрения в поведението след период на забавяне. Това предположение е в съответствие с публикуваните по-рано доклади, показващи, че физиологичните промени могат да предхождат поведенческо обучение. Нашите констатации са в съответствие със съобщените по-рано физиологични промени, свързани със слуховото обучение в клиничните популации. Тези констатации предполагат, че компютърните програмите за слухово обучение могат да бъдат от полза за някои деца с ASD, като въздействат на биологичните процеси.

Продължаването на тази работа с по-голяма група, по-конкретни критерии за включване по отношение на диагноза и група за активен контрол биха били важни за възпроизвеждане и по-нататъшно потвърждаване на тези предварителни констатации. Бъдещите разследвания могат също така да оценят кои дефицити на мозъчния ствол са показателни за добри резултати от програмите за слухово обучение и какви видове подобрения в поведението могат да бъдат свързани с обучението както непосредствено след обучението, така и след период на забавяне. По този начин едно изследване, което установява дългосрочното поддържане тези резултати от обучението и техните последиците върху езиковата функция, би предоставило ценна информация както за семействата на деца с ASD, така и за практикуващите лекари, които лекуват тези деца.

Източник: Biological changes in auditory function following training in children with autism spectrum disorders

Behavioral and Brain Functions