Frontiers in Neuroscience

Introduction

A figyelemhiányos/hiperaktivitás zavar (ADHD) az egyik leggyakoribb neuropszichiátriai rendellenesség gyermekeknél, és az iskoláskorú gyermekek 3-5%-át érinti. Az ADHD-t elsősorban a hiperaktivitás, a figyelmetlenség és az impulzivitás életkornak megfelelő tünetei jellemzik (American Psychiatric Association, 2013). Ezek az elsődleges tünetek az ADHD-s gyermekeknél az általános iskola korai szakaszában azonosíthatók (Mucina, 2005). Továbbá az ADHD-s gyermekeknél gyakran alakulnak ki társbetegségek, beleértve az ellenzéki daczavar, az antiszociális viselkedés, a kábítószerrel való visszaélés, valamint a viselkedéssel és a tanulással kapcsolatos problémák a későbbi életkorban (Klassen és mtsai., 2004; Wehmeier és mtsai., 2010). A kognitív működés enyhén károsodott ebben a zavarban (Sergeant et al., 2002). Különösen az ADHD befolyásolja a válaszgátlást, vagyis a nem megfelelő gondolatok és cselekedetek gátlásának képességét. Számos tanulmány megállapította, hogy a gátlási zavar az ADHD egyik legfontosabb neurofiziológiai hibája (Durston et al., 2003; Smith et al., 2006; Bledsoe et al., 2010), és a prefrontális kéreg (PFC) az egyik legfontosabb régió, amely nagymértékben befolyásolja a válaszgátlást (Schmitz et al., 2006; Zang et al., 2006; Kana et al., 2007).

Barkley kognitív modellje szerint a válaszgátlás három egymással összefüggő folyamatot foglal magában: (1) egy kezdeti pre-potenciális válasz gátlása, (2) egy folyamatban lévő válasz vagy késleltetett válasz leállítása, és (3) az interferencia vagy a figyelemelterelés korlátozása a késleltetési időszakok alatt (Barkley, 1997). A go/no-go feladat egy klasszikus neuropszichológiai feladat, amelyet klinikai környezetben széles körben használnak a válaszgátlás értékelésére (Casey et al., 1997; Smith et al., 2006; Fang et al., 2010; Monden et al., 2012a). E feladat során a prepotens hajlamot gátolják egy válasz végrehajtására. Ez a gátlás csak a válaszválasztási vagy végrehajtási szakaszokban fordulhat elő (Rubia et al., 2001; Xiao et al., 2012). Az inger vagy a válasz átfedése az interferencia más formáihoz vezet (Rubia et al., 2001; Wager et al.,

A funkcionális közeli infravörös spektroszkópia (fNIRS) az agyi hemodinamikában az oxigénezett, oxigénmentesített és teljes hemoglobin (oxi-HB, dezoxi-HB és teljes-HB) koncentrációjának változását mérheti a fejbőrön keresztül vetített közeli infravörös fény (általában 700-1 000 nm tartományban) elnyelésének mérésével (Liao et al, 2013). Az fNIRS az idegi aktivitás közvetett mérését biztosítja az agykéregben zajló anyagcsere-folyamatok miatt a vér oxigénellátottságában bekövetkező változások alapján (Vanderwert és Nelson, 2014). Így az ADHD-s gyermekek agyi aktivációját neuropszichológiai tesztek során az fNIRS segítségével értékelhetjük. Az fNIRS számos előnnyel rendelkezik, mint például a noninvazivitás, a sugárzásmentes tulajdonság és a mozgásartifaktumokkal szembeni érzéketlenség; az fNIRS az fMRI-hez képest nagy időbeli felbontású adatokat is szolgáltat (Quaresima et al, 2012).

Más kutatók is használták az fNIRS-t, hogy vizsgálják a PFC aktivációjának különbségeit a válaszgátlási feladatok (például a go/no-go teszt) során az ADHD-s gyermekek és a megfelelő tipikusan fejlődő gyermekek (TD gyermekek) között. Az ADHD-s gyermekek csökkent PFC-aktivációt mutattak a TD-gyermekekhez képest. A gátlással kapcsolatos aktiváció lokalizációja a frontális kéregben azonban ellentmondásos az fNIRS-t és a go/no-go feladatot alkalmazó korábbi vizsgálatok között. Monden (Monden et al., 2012a) fNIRS segítségével vizsgált ADHD-s gyermekeket válaszgátlási feladatokat végrehajtva; az eredmények a jobb alsó frontális gyrus/középső frontális gyrus aktivációjának csökkent szintjét mutatták. Fangyue (Fang et al., 2010) vizsgálatában ADHD-s gyermekeket kértek meg arra, hogy gátlási feladatokat hajtsanak végre; az fNIRS eredmények azt mutatták, hogy a go/no-go feladat során az ADHD-s gyermekek gyenge aktivációt mutattak a bal PFC-ben. Ezzel szemben Inoue (Inoue et al., 2012) vizsgálatában (Inoue et al., 2012) az ADHD-s gyermekek szignifikánsan csökkent aktivációt mutattak a kétoldali frontális területeken a TD gyermekekhez képest a gátlást igénylő no-go feltétel során.

A jelen vizsgálatban az ADHD-s és TD gyermekek PFC aktivációját értékeltük a go/no-go feladat során fNIRS segítségével. Feltételezzük, hogy az agyi aktivitás megváltozik az ADHD-s betegeknél a kontrollokkal ellentétben a PFC-ben.

Módszerek

Alanyok

Tizennégy ADHD-s gyermeket toboroztunk a Fővárosi Gyermekgyógyászati Intézethez tartozó gyermekkórházból, és összehasonlítottuk őket 15, a helyi közösségből toborzott TD-gyermekkel (1. táblázat). A résztvevőket életkor, nem, teljes skálájú IQ és kéztartás szempontjából megfeleltették a csoportoknak. Minden résztvevő jobbkezes volt, átlagosan 6-9 éves. Az ADHD csoportba azok kerültek, akik megfeleltek az ADHD DSM-V kritériumainak. Az IQ-t a Wechsler Intelligence Scale for Children-Revised kínai változatával értékelték, és a résztvevők IQ-pontszáma ≥70 volt. A TD-gyermekek kórtörténetében nem szerepelt semmilyen mentális vagy neurológiai rendellenesség. A kizárási kritériumok közé tartozott minden alany esetében a kórtörténetben szereplő roham vagy fejsérülés, valamint neurológiai rendellenesség, genetikai rendellenesség vagy súlyos egészségügyi állapot diagnózisa. Minden alany szüleitől írásbeli beleegyezést kértek. A vizsgálatot a Fővárosi Gyermekgyógyászati Intézethez tartozó Gyermekkórház Etikai Bizottsága hagyta jóvá.

TÁBLÁZAT 1
www.frontiersin.org

Táblázat 1. Az ADHD-s és TD-s gyermekek demográfiai és klinikai profilja.

Kísérleti feladat

A go/no-go feladatot az E-Prime2.0 programmal generáltuk és egy 17″-es asztali számítógép képernyőjén mutattuk be. Az alany szeme és a képernyő közötti távolság ~50 cm volt. A blokkokba rendezett feladat hat blokkcsoportból állt (1. ábra). Minden sorozat váltakozó “go” (alaphelyzet) és “go/no-go” (cél) blokkokból állt. Minden blokk elején egy 3 másodperces instrukciót mutattunk be. Minden blokk 24 próbát tartalmazott, és minden próba 1 s-ig tartott. A teljes feladat 5,4 percig tartott. A “go” feltételben az alanyoknak két betű (“A” és “B”) véletlenszerű sorozatát mutatták be, és mindkét betűre válaszolniuk kellett. A go/no-go blokkokban a résztvevőknek az “O” betű bemutatásakor választ kellett adniuk, és az “X” betűre adott válaszukat meg kellett gátolniuk. Minden alanyt arra utasítottak, hogy minden egyes betűre a lehető leggyorsabban válaszoljon. A résztvevők a jobb kezük mutatóujjával válaszoltak. Minden résztvevő minden mérés előtt végrehajtott egy gyakorlóblokkot, hogy megbizonyosodjon arról, hogy megértette az utasítást. A go/no-go arányt 50%-ban választottuk (Dillo et al., 2010; Monden et al., 2012a; Nagashima et al., 2014). A go próbák reakcióidejét (RT) és a go és no-go próbák pontosságát (ACC) rögzítettük.

ACC=NrNt
1. ÁBRA
www.frontiersin.org

1. ábra. A feladat felépítése.

Nr: A helyes válaszok száma. Nt: A válaszok teljes száma.

fNIRS mérések

A PFC-ben az oxi-HB, dezoxi-HB és a teljes HB koncentrációjának változását (mM.mm) egy folyamatos többcsatornás fNIRS műszerrel (ETG-4000; Hitachi Medical Corporation, Kashiwa, Japán) rögzítettük, amely két különböző hullámhosszú közeli infravörös fénnyel (695 és 830 nm) dolgozott. Egy 17 forrást és 16 detektort tartalmazó szondakészletet használtunk, hogy 52 fNIRS mérési csatornát kapjunk (2. ábra). Az optikai adatokat a módosított Beer-Lambert-törvény (Cope et al., 1988) alapján elemeztük. Az fNIRS-adatokat 10 Hz-es mintavételi frekvencia mellett mértük. A szonda-készletet az EEG-elektródák elhelyezésére vonatkozó nemzetközi 10-20-as rendszer (Klem et al., 1999; Okamoto et al., 2004) vonatkozó szabványos pozícióinak figyelembevételével helyezték el a fejen. A középső inferior optódát az Fpz-re helyeztük, és az optódák inferior sorát T3 vagy T4 irányba orientáltuk (Schecklmann és mtsai., 2010).

2. ÁBRA
www.frontiersin.org

2. ábra. Az fNIRS csatornák térképe. A standard agymodellen minden egyes piros pont egy-egy fNIRS-csatornát jelöl.

Az fNIRS-adatok elemzése

Az fNIRS-adatok elemzéséhez az oxi-HB jelre összpontosítottunk, mivel az nagyobb érzékenységet mutat az agyi véráramlás változásaira, mint a dezoxi-HB és a teljes-HB (Strangman et al, 2002; Hoshi, 2003), valamint a magasabb jel-zaj arány (Strangman és mtsai., 2002) és az ismételt vizsgálat megbízhatósága (Plichta és mtsai., 2006) miatt. Az egyes csatornák idősoros adatait az fNIRS-adatok esetében előfeldolgozásra kerültek szűrésen keresztül, 0,01 és 0,8 Hz közé beállított digitális sávszűrővel. Az oxi-HB alapvonal-korrekcióját (a feladatot megelőző 10 s) végeztük el az időbeli sodródás kompenzálására. A jelek vizuális vizsgálatával viszonylag stabil, fejmozgás és nyilvánvaló zaj nélküli blokkjeleket választottunk ki a további elemzéshez. Kiszámítottuk az oxy-HB jelek csúcsértékei (4-24 s a go/no-go blokk kezdete után) és az alapvonal (14-24 s a go blokk kezdete után) közötti különbségek próbák közötti átlagát (Nagashima et al., 2014). Annak vizsgálatára, hogy az oxy-HB változás a go/no-go blokkban szignifikánsan növekszik-e az alapvonalhoz képest, az egyes feladatok során az oxy-HB koncentráció átlagos változását mínusz a feladatot megelőző alapvonal időszak átlagos változását határoztuk meg és statisztikailag elemeztük.

Statisztikai elemzés

Az oxy-HB jeleket csatornánként statisztikailag elemeztük. Először is megvizsgáltuk az oxy-HB-csúcs és az alapvonal változásai közötti különbséget az ADHD-s alanyok esetében. Másodszor, megvizsgáltuk az oxy-HB-csúcs és a kiindulási érték változásai közötti különbséget a kontrollok esetében. Harmadszor, kiszámítottuk az oxy-HB-csúcs változásainak különbségét az ADHD-s alanyok és a kontrollszemélyek esetében.

Az 1. és a 2. lépésben az egyes alanyok esetében az oxy-HB-csúcs változásai és a kiindulási érték közötti különbséget vizsgáltuk egymintás t-próbák segítségével. Az ADHD és a kontrollcsoportok közötti eltérő agyi aktivitások meghatározásához kétfarkú független mintás t-próbát alkalmaztunk az oxy-HB csúcs változásainak különbségére, hogy azonosítsuk a go/no-go feladatokban részt vevő csatornákat.

Eredmények

Viselkedési teljesítmény

A go/no-go feladat alatti viselkedési adatokban öt mutatót elemeztünk statisztikailag. A 2. táblázat összefoglalja a go és no-go próbák átlagos pontosságát és a helyes go próbák RT-jét a go/no-go feladatban, az elkövetési hibákat (válasz a no-go ingerre) és a kihagyási hibákat (nem válasz a go ingerre) a kontroll és ADHD alanyok esetében. A t-próba eredményei azt mutatták, hogy a go/no-go viselkedési teljesítmény nem különbözött szignifikánsan a kontroll és az ADHD-s alanyok között.

TÁBLA 2
www.frontiersin.org

Táblázat 2. táblázat. A go/no-go feladat során a válaszadás gátlásával kapcsolatos teljesítményadatok és funkcionális adatok.

fNIRS

A kontroll és ADHD kontrasztok esetében a go/no-go feladatban részt vevő fNIRS csatornákat vizsgáltuk. Szignifikáns oxy-HB növekedést találtunk a bal CH 37 (átlag = 0,045, SD = 0,068, p = 0,023), 48 (átlag = 0,069, SD = 0,011, p = 0,002), 49 (átlag = 0,051, SD = 0,087, p = 0,037) kontrollszemélyekben. Ezek a csatornák a bal frontopoláris kéregben (FPC) helyezkedtek el. De nem találtunk olyan csatornát, amely szignifikáns oxy-HB növekedést mutatott volna az ADHD-s alanyoknál.

A CH 37, CH48 és CH 49 csatornákat választottuk ki az ADHD és TD közötti különbség vizsgálatához. A kontroll és ADHD alanyok oxy-HB jelei közötti összehasonlítás a kontroll alanyoknál a bal CH 37, 48-ban az oxy-HB jel szignifikáns aktiválódását mutatta ki (kétoldali független mintás t-próba, 2. táblázat). A 3. ábra az oxy-HB jelek hullámformáit mutatja a CH 37 esetében. Ezek a csatornák a bal FPC-ben helyezkedtek el. Ez az eredmény azt jelzi, hogy a kontrollok nagyobb bal oldali FPC-aktivációt mutattak a go/no-go feladatok során, mint az ADHD-s gyermekek.

3. ábra
www.frontiersin.org

3. ábra. Az oxi-HB jelek hullámformái a CH 37 esetében. Az ADHD-s gyermekek oxy-HB jeleit piros színnel jelöltük. A TD gyermekek oxy-HB jelei zölddel vannak jelölve. Az oxi-HB jelek mM-mm egységben vannak feltüntetve.

Diszkusszió

Ez a vizsgálat elsősorban az fNIRS alkalmazásának megvalósíthatóságát kívánja feltárni az ADHD-s és TD-s gyermekek megkülönböztetésére. A bal oldali FPC aktiváció objektív neurofunkcionális biomarkerként szolgálhatna az fNIRS méréshez. A kontrollokhoz képest az ADHD-s gyermekek csökkent agyi aktivációt mutattak a bal FPC-ben a go/no-go feladatblokkok során.

Viselkedési teljesítmény a Go/No-Go feladathoz

A go/no-go paradigma válaszválasztást igényel egy motoros válasz végrehajtása vagy gátlása között, amelyet egy go- vagy egy no-go-stimulus vált ki. A feladat magas szintű kognitív funkciókat követel meg, mint a döntéshozatal, a válasz kiválasztása és a válasz gátlása (Rubia et al., 2001). Ez a kognitív funkció alapvető fontosságú a mindennapi életben, és a válaszgátlás károsodása az ADHD potenciális biomarkere gyermekeknél (Barkley, 1997). Ennek megfelelően számos kutató vizsgálta az ADHD gátlási zavarát a go/no-go paradigma segítségével (Monden et al., 2012a; Vasic et al., 2014).

A jelen vizsgálatban a viselkedési teljesítmény nem különbözött szignifikánsan az ADHD-s gyermekek és a kontrollok között, hasonlóan a korábban közölt eredményekhez (Durston et al., 2003; Smith et al., 2006; Nagashima et al., 2014). Az ADHD-s gyermekek eltérő fejlődési pályát mutatnak az impulzuskontrollban (Barkley, 1997), és a TD gyermekek több kontrollt mutatnak a korai fejlődési szakaszban. Jelen vizsgálatban a résztvevők 6 és 9 évesek voltak. A kognitív kontroll ebben az életkorban tovább fejlődik (Diamond et al., 1994; Casey et al., 1997, 2001; Carver et al., 2001); így a csoportok közötti eltérő fejlődési pályák eltérése lehet a kezdet a jelenlegi mintánkban. Ez a megállapítás magyarázatot adhat arra, hogy a képalkotó vizsgálatban részt vevő gyermekek általános pontosságában nincsenek különbségek (Durston et al., 2003). Eredményünk azonban nincs összhangban korábbi vizsgálatokkal, amelyekben az ADHD-s gyermekek a kontrollokhoz képest gyengébb teljesítményt mutattak (Monden et al., 2012a).

fNIRS

fMRI vizsgálatok a válaszgátlással kapcsolatban a frontális lebeny aktivációjáról számoltak be (Mostofsky et al., 2003; Wager et al., 2005; Blasi et al., 2006). Ezért a jelenlegi vizsgálatban az fNIRS mérések a PFC-re terjedtek ki. A bal oldali FPC-ben agyi aktivációt észleltünk a go/no-go feladatblokkok során TD gyermekeknél; ráadásul a Go/No-go feladattal kapcsolatos fMRI vizsgálatok TD gyermekeknél következetesen FPC-t használtak (Casey és mtsai., 1997; Booth és mtsai., 2003). Ebből arra következtetünk, hogy a jelenlegi fNIRS-méréseink robusztusan kivonták a válaszadás gátlásának egyidejű aktivációját a bal FPC-ben a kontrollszemélyeknél.

A PFC-ben nem figyeltünk meg aktivációt a go/no-go feladat időszakában az ADHD-s alanyoknál. Ezenkívül az ADHD-s gyermekek csökkent aktivációt mutattak a bal oldali FPC-ben a TD-s gyermekekhez képest. A jelen vizsgálat tovább támasztja alá, hogy az ADHD-s gyermekeknél gátló funkcióhiba áll fenn. Továbbá a bal FPC funkciója, amely a go/no-go feladat végrehajtásához kapcsolódik, károsodhat az ADHD-s gyermekeknél.

Az ADHD-s gyermekek bal FPC diszfunkciója az fNIRS segítségével megfigyelt válaszgátlási feladatok végrehajtásában összhangban van más, agyi képalkotó technikákat alkalmazó vizsgálatokkal (Smith et al., 2006; Rubia et al., 2009; Cubillo et al., 2011). Smith és munkatársai vizsgálatában (Smith et al., 2006) TD és ADHD-s gyermekeket kértek arra, hogy go/no-go feladatot hajtsanak végre; az fMRI eredmények azt mutatták, hogy az ADHD-s gyermekek csökkent aktivációt mutattak a bal FPC-ben a go/no-go feladat során. Cubillo és munkatársai (2011) fMRI-t alkalmaztak ADHD-s gyermekeken, akik válaszgátlási feladatokat (oddball task) hajtottak végre; az eredmények azt mutatták, hogy a bal FPC aktivációs szintje csökkent. Rubia és munkatársai (2009) szintén beszámoltak a bal FPC indukált aktivációjáról ADHD-s gyermekeknél fMRI segítségével.

A FPC a legnagyobb elülső régió az emberi PFC-n belül (Roca és munkatársai, 2011), és összefügg a magas rendű kognitív funkciókkal (Badre, 2008; Vincent és munkatársai, 2008; Lee és Kim, 2014). Több kutató ezt az agyi régiót a frontális feldolgozási hierarchia csúcsára helyezte (Badre és D’Esposito, 2007, 2009; Shimoda et al., 2014). Képalkotó vizsgálatok jelezték, hogy a válaszadás gátlása nagymértékben függ a PFC-től (Schmitz és mtsai., 2006; Zang és mtsai., 2006; Xiao és mtsai., 2012). Az FPC szerepet játszik a dorzális laterális prefrontális kéreg és a ventrális laterális prefrontális kéreg koordinálásában és integrálásában (Shimoda et al., 2014). Ez az egyetlen PFC régió, amely szinte kizárólagosan kapcsolódik más szupramodális területekhez a PFC-n belül (Ramnani és Owen, 2004; Burgess et al., 2007). Továbbá az FPC terület képes a tartós figyelem szabályozására (Sturm és Willmes, 2001; Derosiere et al., 2014). A kutatók feltételezték, hogy a csökkent FPC aktiváció az intakt gátló teljesítmény során összefügghet a szelektív figyelem és a döntéshozatal comeasured folyamataival (Rubia et al., 2003; Smith et al., 2006; Monden et al., 2012b). Továbbá több kutató úgy vélte, hogy a magas go/no-go arány a no-go blokkok alatti aktivációhoz vezethet, és inkább a szelektív figyelemhez, mint a válasz gátlásához kapcsolódik (Tamm et al., 2004; Dillo et al., 2010; Monden et al., 2012b). Ezzel szemben az 50%-os go/no-go arányt azért választottuk, mert ezt a neuroimaging vizsgálatokban általában használják (Tamm et al., 2004; Dillo et al., 2010; Monden et al., 2012b).

fNIRS vizsgálat is további bizonyítékkal szolgált a bal PFC bevonásával kapcsolatban a go/no-go feladatok során. Fangyue vizsgálatában az ADHD-s gyermekek gyengébb aktivációt és károsodott kognitív funkciókat mutattak a bal PFC-ben, mint a TD gyermekek (Fang et al., 2010). Ezenkívül a közelmúltban végzett fNIRS-vizsgálat csökkent prefrontális aktivációról számolt be ADHD-s gyermekeknél a normál kontrollokhoz képest go/no-go feltétel során (bár nem számoltak be lateralitásról; Inoue et al., 2012). Ezenkívül több fNIRS-vizsgálat megfigyelte, hogy az ADHD-s gyermekek csökkent aktivációt mutattak a go/no-go feladat során a jobb 56-os középső frontális kéreg (MFC) / alsó frontális kéreg (IFC) régiójában (Monden et al., 2012a). Ennélfogva a go/no-go feladatkialakítás és a kontrasztfeltételek vizsgálatai közötti különbségek magyarázhatják a lateralitás vagy a pontos lokalizáció különbségeit (Rubia és mtsai., 2001). Ezek az adatok azt mutatják, hogy az fNIRS technika használható az agyi hemodinamika vizsgálatára ADHD-ban a válaszgátlási feladatok során.

Korlátozások

Ez a tanulmány több korlátozással rendelkezik, amelyek közé tartozik a kis mintanagyság és az fNIRS mérés. A jelen vizsgálatban a minta mérete meglehetősen kicsi, ezáltal korlátozva a csoportok közötti finom különbségek kimutatásának képességét. Ezért a jövőbeli vizsgálatoknak nagy mintamérettel kell rendelkezniük a következtetéseink megerősítéséhez. Tekintettel arra, hogy az fNIRS rendszer csak a PFC-t tudta lefedni, a PFC-n kívül más agykérgi területeket nem vizsgáltunk. Ezenkívül az fNIRS nem tudja kimutatni a mély szubkortikális struktúrák aktivitását, ahová a közeli infravörös fény nem jut el. Ezért a további vizsgálatokba az agykéreg szélesebb körét kell bevonni. Továbbá ezt a technikát más képalkotó módszerekkel kell kombinálni a PFC aktivitása és az ingerekre adott válaszok közötti összefüggések vizsgálatához.

Következtetés

Ebben a vizsgálatban a prefrontális kéreg aktivációját követtük nyomon fNIRS segítségével ADHD-s és TD-s gyermekeknél, akik go/no-go feladatot (válaszgátlási feladat) végeztek. A következő eredményeket kaptuk: Először is, az aktivációs fókuszok (bal oldali FPC) csak a go/no-go feladatot végrehajtó TD gyermekeknél aktiválódtak. Másodszor, a kontrollszemélyekhez képest az ADHD-s gyermekek csökkent agyi aktivációt mutattak a bal FPC-ben a go/no-go feladatblokkok során. Ennélfogva a bal PFC aktiváció objektív neurofunkcionális biomarker lehet az ADHD-s és TD-s gyermekek megkülönböztetésére. fNIRS-alapú vizsgálat az ADHD diagnózist segítő vizsgálatára alkalmazható az általános iskolás korú gyermekeknél, beleértve a 6 éveseket is. Ezért az fNIRS-alapú vizsgálat ígéretes klinikai eszköz az ADHD-s betegek korai diagnosztizálásához.

Etikai nyilatkozat

Ezt a vizsgálatot a Fővárosi Gyermekgyógyászati Intézet Etikai Bizottságának ajánlásai szerint végeztük, valamennyi alany írásbeli beleegyezésével. Minden alany a Helsinki Nyilatkozatnak megfelelően írásos beleegyezését adta. A protokollt a Fővárosi Gyermekgyógyászati Intézet Etikai Bizottsága hagyta jóvá.

A szerzők hozzájárulása

SM: Kísérleti tervezés, adatgyűjtés, cikkírás. JH és YG: Tesztfeladatok írása, adatfeldolgozás. XW, WS, DL és ZL: Adatgyűjtés. JY és XL: Kísérlettervezés, projektvégrehajtás irányítása.

Érdekütközésre vonatkozó nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.

Köszönet

Ezt a kutatást a Kínai Nemzeti Kulcsfontosságú Kutatási és Fejlesztési Program (Grant nos. 2016YFC1306203 és 2016YFC1306204) és a Pekingi Városi Tudományos és Technológiai Bizottság (No. Z161100000116043) támogatásával támogatták.

American Psychiatric Association (2013). A mentális zavarok diagnosztikai és statisztikai kézikönyve, 5. kiadás. Washington, DC: American Psychiatric Association.

Badre, D. (2008). Kognitív kontroll, hierarchia és a frontális lebenyek rostro-caudális szerveződése. Trends Cogn. Sci. 12, 193-200. doi: 10.1016/j.tics.2008.02.004

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Badre, D., and D’Esposito, M. (2007). Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás bizonyíték a prefrontális kéreg hierarchikus szerveződésére. J. Cogn. Neurosci. 19, 2082-2099. doi: 10.1162/jocn.2007.19.12.2082

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Badre, D., and D’Esposito, M. (2009). Hierarchikus-e a homloklebeny rostro-caudális tengelye? Nat. Rev. Neurosci. 10, 659-669. doi: 10.1038/nrn2667

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Barkley, R. A. (1997). Viselkedésgátlás, fenntartott figyelem és végrehajtó funkciók: az ADHD egységesítő elméletének megalkotása. Psychol. Bull. 121, 65-94. doi: 10.1037/0033-2909.121.1.65

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Blasi, G., Goldberg, T. E., Weickert, T., Das, S., Kohn, P., Zoltick, B., et al. (2006). A válaszgátlás és az interferencia megfigyelésének és elnyomásának hátterében álló agyi régiók. Eur. J. Neurosci. 23, 1658-1664. doi: 10.1111/j.1460-9568.2006.04680.x

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Bledsoe, J. C., Semrud-Clikeman, M., and Pliszka, S. R. (2010). Válaszgátlás és akadémiai képességek tipikusan fejlődő, figyelemhiányos-hiperaktivitás zavar-kombinált altípusú gyermekeknél. Trans. R. Soc. Trop. Med. Hygiene 25, 871-877. doi: 10.1093/arclin/acq048

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Booth, J. R., Burman, D. D., Meyer, J. R., Lei, Z., Trommer, B. L., Davenport, N. D., et al. (2003). A szelektív figyelem és a válaszgátlás idegi fejlődése. Neuroimage 20, 737-751. doi: 10.1016/S1053-8119(03)00404-X

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Burgess, P. W., Gilbert, S. J., and Dumontheil, I. (2007). Funkció és lokalizáció a rostrális prefrontális kéregben (10-es terület). Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 362, 887-899. doi: 10.1098/rstb.2007.2095

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Carver, A. C., Livesey, D. J., and Charles, M. (2001). A gátló kontroll életkorral összefüggő változásai a stop jelfeladat teljesítésével mérve. Int. J. Neurosci. 107, 43-61. doi: 10.3109/00207450109149756

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Casey, B. J., Forman, S. D., Franzen, P., Berkowitz, A., Braver, T. S., Nystrom, L. E., et al. (2001). A prefrontális kéreg érzékenysége a célpont valószínűségének változásaira: funkcionális MRI vizsgálat. Hum. Brain Mapp. 13, 26-33. doi: 10.1002/hbm.1022

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Casey, B. J., Trainor, R. J., Orendi, J. L., Schubert, A. B., Nystrom, L. E., Giedd, J. N., et al. (1997). A prefrontális aktiváció fejlődési funkcionális mri vizsgálata egy go-no-go feladat végrehajtása során. J. Cogn. Neurosci. 9, 835-847. doi: 10.1162/jocn.1997.9.6.835

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Cope, M., Delpy, D. T., Reynolds, E. O. R., Wray, S., Wyatt, J., van der Zee, P., et al. (1988). Az agyi közeli infravörös spektroszkópiás adatok kvantitásának módszerei. Adv. Exp. Med. Biol. 222, 183-189. doi: 10.1007/978-1-4615-9510-6_21

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Cubillo, A., Halari, R., Giampietro, V., Taylor, E., and Rubia, K. (2011). Fronto-striatális alulaktiválódás az interferenciagátlás és a figyelemfelosztás során a figyelemhiányos / hiperaktivitási zavarral és tartós tünetekkel küzdő felnőtt gyermekeknél. Psychiatry Res. 193, 17-27. doi: 10.1016/j.pscychresns.2010.12.014

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Derosiere, G., Alexandre, F., Bourdillon, N., Mandrick, K., Ward, T. E., Perrey, S., et al. (2014). A kontralaterális és ipsilaterális agykérgi válaszok hasonló skálázódása a fokozatos unimanuális erőkifejtés során. Neuroimage 85(Pt 1), 471-477. doi: 10.1016/j.neuroimage.2013.02.006

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Diamond, A., Cruttenden, L., and Nederman, D. (1994). AB több kúttal: I. Miért könnyebb néha több kút, mint két kút? Emlékezet gátlása. Dev. Psychol. 30, 192-205. doi: 10.1037/0012-1649.30.2.192

CrossRef Full Text | Google Scholar

Dillo, W., Goke, A., Prox-Vagedes, V., Szycik, G. R., Roy, M., Donnerstag, F., et al. (2010). Az ADHD neuronális korrelátumai felnőtteknél a kompenzációs stratégiák bizonyítékával — egy funkcionális MRI-vizsgálat Go / No-Go paradigmával. Ger. Med. Sci. 8:Doc09. doi: 10.3205/000098

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Durston, S., Tottenham, N. T., Thomas, K. M., Davidson, M. C., Eigsti, I. M., Yang, Y., et al. (2003). A striatális aktiváció differenciális mintázatai ADHD-s és ADHD nélküli kisgyermekeknél. Biol. Psychiatry 53, 871-878. doi: 10.1016/S0006-3223(02)01904-2

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Fang, Y., Gaohua, W., Hanbin, H., Tianzi, J., Xuan, L., and Xiaoping, W. (2010). A frontális lebeny válaszgátlási funkciója figyelemhiányos és hiperaktivitás-zavarban szenvedő gyermekeknél. Shanghai Arch. Psychiatry 22, 140-143. doi: 10.3969/j.issn.1002-0829.2010.03.004

CrossRef Full Text

Hoshi, Y. (2003). Funkcionális közeli infravörös optikai képalkotás: hasznosság és korlátok az emberi agy feltérképezésében. Psychophysiology 40, 511-520. doi: 10.1111/1469-8986.00053

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Inoue, Y., Sakihara, K., Gunji, A., Ozawa, H., Kimiya, S., Shinoda, H., et al. (2012). Csökkent prefrontális hemodinamikai válasz ADHD-s gyermekeknél a Go / NoGo feladat során: egy NIRS-vizsgálat. Neuroreport 23, 55-60. doi: 10.1097/WNR.0b013e32834e664c

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Kana, R. K., Keller, T. A., Minshew, N. J., and Just, M. A. (2007). Gátló kontroll magasan funkcionáló autizmusban: csökkent aktiváció és alulkonnektivitás a gátlási hálózatokban. Biol. Psychiatry 62, 198-206. doi: 10.1016/j.biopsych.2006.08.004

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Klassen, A. F., Miller, A., and Fine, S. (2004). Az egészséggel kapcsolatos életminőség a figyelemhiányos/hiperaktivitási zavar diagnózisával rendelkező gyermekek és serdülők körében. Pediatrics 114, 541-547. doi: 10.1542/peds.2004-0844

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Klem, G. H., Luders, H. O., Jasper, H. H., and Elger, C. (1999). A nemzetközi szövetség tíz-húsz elektródarendszere. a klinikai neurofiziológia nemzetközi szövetsége. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. suppl. 52, 3-6.

PubMed Abstract | Google Scholar

Lee, W., and Kim, S. I. (2014). A teljesítménycélok hatása a kihíváskeresésre és a visszajelzés feldolgozására: viselkedési és FMRI bizonyítékok. PLoS ONE 9:e107254. doi: 10.1371/journal.pone.0107254

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Liao, L. D., Tsytsarev, V., Delgadomartínez, I., Li, M. L., Erzurumlu, R., Vipin, A., et al. (2013). Neurovaszkuláris csatolás: in vivo optikai technikák a funkcionális agyi képalkotáshoz. Biomed. Eng. Online 12:38. doi: 10.1186/1475-925X-12-38

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Monden, Y., Dan, H., Nagashima, M., Dan, I., Tsuzuki, D., Kyutoku, Y., et al. (2012a). A jobb prefrontális aktiváció mint neurofunkcionális biomarker a metilfenidát akut hatásainak megfigyelésére ADHD-s gyermekeknél: egy fNIRS-vizsgálat. Neuroimage Clin. 1, 131-140. doi: 10.1016/j.nicl.2012.10.001

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Monden, Y., Dan, H., Nagashima, M., Dan, I., Kyutoku, Y., Okamoto, M., et al. (2012b). A metilfenidát akut hatásainak klinikailag orientált nyomon követése az agyi hemodinamikára ADHD-s gyermekeknél fNIRS segítségével. Clin. Neurophysiol. 123, 1147-1157. doi: 10.1016/j.clinph.2011.10.006

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Mostofsky, S. H., Schafer, J. G., Abrams, M. T., Goldberg, M. C., Flower, A. A., Boyce, A., et al. (2003). fMRI bizonyíték arra, hogy a válaszgátlás neurális alapja feladatfüggő. Brain Res. Cogn. Brain Res. 17, 419-430. doi: 10.1016/S0926-6410(03)00144-7

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Mucina, B. D. (2005). A neuropszichológiai funkciók alakulása figyelemhiányos hiperaktivitás-zavarban szenvedő gyermekeknél a késő gyermekkortól a korai serdülőkorig. J. Child Psychol. Psychiatry Allied Discip. 46, 824-836. doi: 10.1111/j.1469-7610.2004.00384.x

CrossRef Full Text

Nagashima, M., Monden, Y., Dan, I., Dan, H., Tsuzuki, D., Mizutani, T., et al. (2014). Az atomoxetin akut neurofarmakológiai hatásai a gátló kontrollra ADHD-s gyermekeknél: fNIRS vizsgálat. Neuroimage Clin. 6, 192-201. doi: 10.1016/j.nicl.2014.09.001

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Okamoto, M., Dan, H. K., Takeo, K., Takeo, K., Shimizu, K., Kohno, S., et al. (2004). Háromdimenziós valószínűségi anatómiai koponya-agyi korreláció a transzkraniális funkcionális agyi térképezéshez orientált nemzetközi 10-20-as rendszeren keresztül. Neuroimage 21, 99-111. doi: 10.1016/j.neuroimage.2003.08.026

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Plichta, M. M., Herrmann, M. J., Baehne, C. G., Ehlis, A. C., Richter, M. M., Pauli, P., et al. (2006). Eseményfüggő funkcionális közeli infravörös spektroszkópia (fNIRS): megbízhatóak-e a mérések? Neuroimage 31, 116-124. doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.12.008

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Quaresima, V., Bisconti, S., and Ferrari, M. (2012). Rövid áttekintés a funkcionális közeli infravörös spektroszkópia (fNIRS) alkalmazásáról emberi újszülöttek és felnőttek nyelvi képalkotó vizsgálataiban. Brain Lang. 121, 79-89. doi: 10.1016/j.bandl.2011.03.009

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Ramnani, N., and Owen, A. M. (2004). Elülső prefrontális kéreg: betekintés a funkcióba az anatómia és a neuroimaging alapján. Nat. Rev. Neurosci. 5, 184-194. doi: 10.1038/nrn1343

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Roca, M., Torralva, T., Gleichgerrcht, E., Woolgar, A., Thompson, R., Duncan, J., et al. (2011). A 10. terület (BA10) szerepe az emberi multitaskingban és a szociális megismerésben: egy léziós vizsgálat. Neuropsychologia 49, 3525-3531. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2011.09.003

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Rubia, K., Halari, R., Smith, A. B., Mohammad, M., Scott, S., and Brammer, M. J. (2009). Közös és rendellenesség-specifikus prefrontális rendellenességek a tiszta figyelemhiányos / hiperaktivitás-zavarral küzdő fiúknál a tiszta CD-vel rendelkező fiúkhoz képest az interferencia gátlás és a figyelemfelosztás során. J. Child Psychol. Psychiatry 50, 669-678. doi: 10.1111/j.1469-7610.2008.02022.x

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Rubia, K., Russell, T., Overmeyer, S., Brammer, M. J., Bullmore, E. T., Sharma, T., et al. (2001). Motoros gátlás feltérképezése: konjunktív agyi aktivációk a go/no-go és stop feladatok különböző változataiban. Neuroimage 13, 250-261. doi: 10.1006/nimg.2000.0685

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Rubia, K., Smith, A. B., Brammer, M. J., Brammer, M. J., Bullmore, E. T., Sharma, T., et al. (2003). A jobb alsó prefrontális kéreg közvetíti a válaszgátlást, míg a meziális prefrontális kéreg felelős a hibafelismerésért. Neuroimage 20, 351-358. doi: 10.1016/S1053-8119(03)00275-1

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Schecklmann, M., Romanos, M., Bretscher, F., Plichta, M. M., Warnke, A., and Fallgatter, A. J. (2010). Prefrontális oxigénellátás a munkamemória során ADHD-ban. J. Psychiatr. Res. 44, 621-628. doi: 10.1016/j.jpsychires.2009.11.018

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Schmitz, N., Rubia, K., Daly, E., Smith, A., Williams, S., Murphy, D. G., et al. (2006). A végrehajtó funkciók neurális korrelátumai autista spektrumzavarokban. Biol. Psychiatry 59, 7-16. doi: 10.1016/j.biopsych.2005.06.007

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Sergeant, J. A., Geurts, H., and Oosterlaan, J. (2002). Mennyire specifikus a végrehajtó funkciók deficitje a figyelemhiányos/hiperaktivitási zavar esetében? Behav. Brain Res. 130, 3-28. doi: 10.1016/S0166-4328(01)00430-2

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Shimoda, K., Moriguchi, Y., Tsuchiya, K., Katsuyama, S., and Tozato, F. (2014). A prefrontális kéreg aktivációja egy feladat végrehajtása során preferált lassú tempóban és metronóm lassú tempóban: funkcionális közeli infravörös spektroszkópiai vizsgálat. Neural Plast. 2014:269120. doi: 10.1155/2014/269120

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Smith, A. B., Taylor, E., Brammer, M., Toone, B., and Rubia, K. (2006). Feladatspecifikus hipoaktiváció a prefrontális és temporoparietális agyi régiókban a m7otoros gátlás és a feladatváltás során a figyelemhiányos hiperaktivitási zavarban szenvedő, gyógyszerrel nem kezelt gyermekeknél és serdülőknél. Am. J. Psychiatry, 163, 1044-1051. doi: 10.1176/ajp.2006.163.6.1044

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Strangman, G., Culver, J. P., Thompson, J. H., and Boas, D. A. (2002). Az egyidejű BOLD fMRI és NIRS felvételek kvantitatív összehasonlítása funkcionális agyi aktiváció során. Neuroimage 17, 719-731. doi: 10.1006/nimg.2002.1227

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Sturm, W., and Willmes, K. (2001). Az intrinzik és a fázisos éberség funkcionális neuroanatómiájáról. Neuroimage 14(1 Pt 2), S76-S84. doi: 10.1006/nimg.2001.0839

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Tamm, L., Menon, V., Ringel, J., and Reiss, A. L. (2004). Eseményfüggő FMRI bizonyíték a frontotemporális részvételre az aberráns válaszgátlásban és a feladatváltásban a figyelemhiányos/hiperaktivitási zavarban. J. Am. Acad. Child Adolesc. Psychiatry 43, 1430-1440. doi: 10.1097/01.chi.0000140452.51205.8d

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Vanderwert, R. E., and Nelson, C. A. (2014). A közeli infravörös spektroszkópia alkalmazása a tipikus és atipikus fejlődés vizsgálatában. Neuroimage 85, 264-271. doi: 10.1016/j.neuroimage.2013.10.009

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Vasic, N., Plichta, M. M., Wolf, R. C., Fallgatter, A. J., Sosic-Vasic, Z., and Grön, G. (2014). Csökkent neurális hibajelzés a bal alsó prefrontális kéregben ADHD-s fiatal felnőtteknél. J. Atten. Disord. 18, 659-670. doi: 10.1177/1087054712446172

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Vincent, J. L., Kahn, I., Snyder, A. Z., Raichle, M. E., and Buckner, R. L. (2008). Bizonyíték egy frontoparietális kontrollrendszerre, amelyet az intrinsic funkcionális konnektivitás tár fel. J. Neurophysiol. 100, 3328-3342. doi: 10.1152/jn.90355.2008

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Wager, T. D., Sylvester, C. Y., Lacey, S. C., Nee, D. E., Franklin, M., and Jonides, J. (2005). A válaszgátlás fMRI-vel feltárt közös és egyedi összetevői. Neuroimage 27, 323-340. doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.01.054

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Wehmeier, P. M., Schacht, A., and Barkley, R. A. (2010). Szociális és érzelmi károsodás ADHD-s gyermekek és serdülők körében és annak hatása az életminőségre. J. Adolesc. Health 46, 209-217. doi: 10.1016/j.jadohealth.2009.09.009

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Xiao, T., Xiao, Z., Ke, X., Hong, S., Yang, H., Su, Y., et al. (2012). Válaszgátlási károsodás magasan funkcionáló autizmusban és figyelemhiányos hiperaktivitási zavarban: bizonyíték a közeli infravörös spektroszkópia adataiból. PLoS ONE 7:e46569. doi: 10.1371/journal.pone.0046569

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Zang, Y. F., Jin, Z., Weng, X. C., Zhang, L., Zeng, Y. W., Yang, L., et al. (2006). Funkcionális MRI figyelemhiányos hiperaktivitási zavarban: bizonyíték a hipofrontalitásra. Brain Dev. 27, 544-550. doi: 10.1016/j.braindev.2004.11.009

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

.