Когнитивные функции у школьников, перенесших лечение опухоли мозжечка

Контекст и актуальность. Опухоли мозжечка часто негативно влияют на когнитивное развитие и способность к обучению у детей. Цель. Целью данного исследования было оценить влияние опухоли мозжечка на когнитивные функции, такие как внимание, зрительно-пространственная память и планирование, у школьников. Методы и материалы. В исследовании приняли участие 322 ребенка (8–17 лет), 118 из которых перенесли онкологическое заболевание. Когнитивные задачи оценивались с помощью нейропсихологической батареи CANTAB. Результаты. Мы наблюдали снижение внимания и рабочей памяти и описали клинические факторы, которые повлияли на успеваемость детей школьного возраста после лечения. Выводы. Полученные результаты подчеркивают необходимость учета этих нарушений у пациентов, перенесших опухоль мозжечка, при разработке протоколов реабилитации.

Введение

В настоящее время имеются убедительные доказательства того, что мозжечок, помимо двигательного контроля, вносит значительный вклад в когнитивное функционирование. Мозжечок имеет специфические прямые и обратные связи с корой головного мозга и активируется при выполнении когнитивных задач (Pelzer et al., 2017). Когнитивные и аффективные расстройства, такие как нарушения управляющих функций, зрительно-пространственных и речевых функций (Jacobi et al., 2021), также наблюдаются у пациентов с повреждением мозжечка. Одной из наиболее распространенных патологий мозжечка у детей является опухоль задней черепной ямки (Ostrom et al., 2021). Это заболевание и его лечение сложны и требуют длительного времени. Несмотря на высокий уровень выживаемости, у детей сохраняются стойкие когнитивные и двигательные нарушения (Zilli et al., 2021). Это вызвано как хирургическим вмешательством, так и разрушением белого вещества, приводящим к нарушению кортико-мозжечковых связей (Tanedo et al., 2022). Когнитивные и двигательные нарушения были подробно изучены у педиатрических пациентов, перенесших опухоли задней черепной ямки (Cámara et al., 2020). Однако когнитивным нарушениям редко уделяется внимание несмотря на то, что они вносят значительный вклад в школьное обучение. Когнитивные функции играют жизненно важную роль в образовательной деятельности, что имеет решающее значение для академических достижений. Поэтому целью нашего исследования было оценить влияние последствий опухоли мозжечка на когнитивные функции, такие как внимание, зрительно-пространственная память и планирование у детей.

Материалы и методы

В исследовании участвовали 322 ребенка в возрасте от 8 до 17 лет. Из этой группы 118 детей (M = 12,47 лет; 46,6% муж.) прошли лечение опухоли мозжечка, после чего успешно вышли в ремиссию (PG). Другие 204 ребенка (M = 12,93 лет; 47,5% муж.) образовали контрольную группу (CG).

В группе пациентов (PG) 88 участников выполнили все тесты. Участники — носители русского языка, имеют минимум два класса школьного образования. В контрольной группе у детей отсутствовали неврологические и офтальмологические симптомы в анамнезе. В обеих группах критериями исключения были эпилепсия, сильное нарушение зрения, а также другие неврологические и офтальмологические заболевания. В процессе тестирования участники могли использовать собственные корректирующие или контактные линзы.

Среди группы пациентов (PG) были участники со следующими опухолями, локализованными в черве и/или полушарии мозжечка и IV желудочке: медуллобластома — 58 участников; астроцитома — 30 участников; эпендимома — 7 участников; глиома — 1 участник.

Все дети завершили лечение, в том числе химиотерапию, и находились в ремиссии. Длительность ремиссии составляла минимум 3, максимум 158 месяцев (M = 47,89, SD = 34,43). Возраст начала болезни у детей составил от 3 месяцев до 16 лет (M = 7,02, SD = 3,39 года).

Информированное согласие на проведение исследования подписали все участники старше 15 лет. Согласие на проведение исследования участников младше 15 лет подписали их законные представители. Исследование соответствует принципам Хельсинкской декларации. Этический комитет Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева (НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева) одобрил протокол эксперимента (No8э/15-17 от 27.10.2017 года).

Процедура

Показатели IQ были получены с использованием стандартных прогрессивных матриц Равена. Для изучения когнитивных функций у детей после опухоли мозжечка в анамнезе применили методику CANTAB (www.cambrigecognition.com). Это компьютеризированная последовательность нейропсихологических тестов, которую разработали в университете Кембриджа. Методика CANTAB помогает оценить когнитивные функции: зрительное внимание, кратковременную память и рабочую память (Tomlinson et al., 2014). Методика подходит как для здоровых детей, так и для детей с когнитивными нарушениями (Gonçalves et al., 2015).

Для нашего исследования мы выбрали тесты, которые оценивают кратковременную и долговременную память, рабочую память, внимание и планирование. Среднее время тестирования составило около 40 минут. Дети работали за компьютером и ответы фиксировались с помощью сенсорного экрана (Digital cognitive assessments. Cambridge Cognition). Тесты из Нейропсихологической батареи, которые были выбраны для оценки кратковременной зрительной памяти:

• Узнавание зрительных паттернов (PRM — Pattern Recognition Memory). Оценивалась средняя латентность верного ответа;
• Для оценки объема зрительно-пространственной рабочей памяти — тест «Объем зрительно-пространственной̆ памяти (SSP — Spatial Span)». Оценивалось количество верно решенных задач;
• Зрительное внимание оценивалось с помощью теста «Быстрая обработка зрительной информации (RVP — Rapid Visual Information Processing)». Фиксировалась средняя латентность (время задержки перед верной реакцией);
• Для оценки планирования использовался тест «Кембриджский чулок (SOC — Stockings of Cambridge)», фиксировалось количество верно решенных задач.

Статистический анализ данных (описательные статистики, коэффициент t-критерий Стьюдента с оценкой размера эффекта, регрессионный анализ) проводился с использованием программного обеспечения Statistica (версия 13.3) с альфа-уровнем, установленным на 0,05.

Результаты

На первом этапе исследования все дети прошли тест Равена для определения уровня интеллектуальной сохранности. В группе пациентов средний показатель IQ составил 100 баллов (SD = 14,2). В контрольной группе средний показатель IQ составил 107 баллов (SD = 14,5). Между участниками не было выявлено существенных различий в показателях IQ (результаты независимых выборок по t-тесту: t (250) = 1,823, p = 0,072). Затем мы сравнили показатели тестов, оценивающих когнитивные функции в группе пациентов и в контрольной группе. Средние показатели когнитивных функций у пациентов хуже, чем в контрольной группе (таблица 1). Кратковременная и рабочая память, внимание и планирование значительно различаются у детей школьного возраста, имеющих в анамнезе диагноз и без него. Показатель зрительного внимания (RVP), рассчитанный как средняя латентность правильного ответа, у здоровых детей ниже, что означает, что они реагируют быстрее, чем пациенты с поражением мозжечка. Показатель кратковременной памяти (RPM) также ниже у здоровых детей, что указывает на аналогичную динамику. Показатель рабочей памяти (SSP) и способность к планированию (SOC) выше у здоровых детей.

Влияние возраста и пола на когнитивные функции у здоровых школьников

Для оценки взаимосвязи между возрастом, полом как предикторами и показателями CANTAB, отражающими когнитивные функции, был применен множественный регрессионный анализ. Как показано в таблице 2, у здоровых детей — возраст является важным фактором в поддержании внимания, кратковременной памяти и рабочей памяти, а также функции планирования. Мальчики показывают значительно более высокие результаты теста на оценку зрительного внимания («Быстрая обработка зрительной информации») (более низкую среднюю латентность правильного ответа), чем девочки.

 Таблица 1 / Table 1

Описательные статистики для когнитивных функций в контрольной группе (CG) и группе пациентов (PG)

Descriptive statistics of cognitive functions in control group (CG) and patient group (PG)

Таблица 2 / Table 2

Результаты регрессионного анализа когнитивных функций в контрольной группе (CG)

The results of regression analysis of cognitive functions in control group (CG)

 Влияние пола и клинических факторов на когнитивные функции у школьников с поражением мозжечка

Для оценки зависимости показателей CANTAB от возраста, пола, возраста начала заболевания, продолжительности лечения, продолжительности ремиссии, типа опухоли в качестве предикторов был применен множественный регрессионный анализ. Как показано в таблице 3, в группе пациентов модель была статистически значимой только для параметров зрительного внимания и кратковременной зрительной памяти. Внимание значимо коррелировало с возрастом, полом, возрастом начала заболевания, продолжительностью ремиссии, типом опухоли. Кратковременная зрительная память значимо коррелировала с возрастом и продолжительностью лечения.

Таблица 3 / Table 3

Результаты регрессионного анализа когнитивных функций в группе пациентов (PG)

The results of regression analysis of cognitive functions in the patient group (PG)

Обсуждение результатов

В нашем исследовании мы обнаружили нарушения когнитивных функций у детей с поражением мозжечка опухолью. Такие нарушения были описаны в наших недавних статьях (Deviaterikova, Kasatkin, Malykh, 2023; Mironets, Shurupova, Dreneva, 2022; Shurupova et al., 2020). В настоящем исследовании мы стремились более подробно описать эти нарушения и изучить их связь с другими демографическими или клиническими факторами. Для достижения этой цели мы провели серию анализов различных когнитивных функций.

Средние показатели когнитивных функций у детей, перенесших опухоли мозжечка, хуже, чем в контрольной группе здоровых детей (таблица 1). Снижение когнитивных функций определяется характером заболевания и его лечением, то есть хирургическим вмешательством и краниальным облучением области головы и шеи (Ramjan et al., 2023). Это актуальная проблема, поскольку дети продолжают получать школьное образование. Краткосрочная и рабочая память, внимание и планирование значительно различаются у пациентов школьного возраста в зависимости от начала заболевания. Это согласуется с предыдущими исследованиями (Hanzlik et al., 2015; Deviaterikova, Kasatkin, Malykh, 2023). В то же время полного восстановления когнитивных функций не происходит, а это означает, что педиатрические пациенты нуждаются в дополнительных реабилитационных процедурах (Chieffo et al., 2022).

Для оценки зависимости когнитивных функций (измеряемых в баллах CANTAB) от демографических факторов был применен множественный регрессионный анализ. У здоровых детей возраст значительно влияет на зрительное внимание, кратковременную память, рабочую память и планирование, в то время как мальчики опережают девочек в тесте «Быстрая обработка зрительной информации (RVP)», давая более быстрые правильные ответы. У пациентов с поражением мозжечка клинические факторы влияли только на внимание и кратковременную память среди когнитивных функций, а это означает, что более раннее начало заболевания приводит к еще большему дефициту. Одно из возможных объяснений заключается в том, что эти функции развиваются в дошкольном возрасте, а опухоль и ее лечение влияют на них в сенситивный период (Marusak et al., 2018). В свою очередь, рабочая память и планирование являются более сложными когнитивными функциями, развивающимися в более позднем возрасте, поэтому негативное влияние онкологического заболевания может быть компенсировано пластичностью мозга ребенка (De Luca, Leventer, 2010).

Наши результаты должны быть интерпретированы с учетом некоторых ограничений исследования. Ограничения настоящего исследования включают, прежде всего, недостаточный размер выборки, учитывая количество анализируемых факторов. Во-вторых, мы ограничены методом поперечного анализа и не можем оценить динамику когнитивных функций. Это является целью дальнейшего исследования.

Заключение

Таким образом, когнитивные функции у детей, перенесших опухоль мозжечка, зависят от клинических факторов, то есть прогрессирование заболевания приводит к ухудшению развития этих функций. В настоящем исследовании мы изучили нарушение когнитивных функций у детей, перенесших опухоль мозжечка. Опухоль и ее лечение приводят к снижению когнитивных функций, что приводит к трудностям в обучении. Мы обнаружили, что раннее начало заболевания связано с ухудшением кратковременной памяти и внимания, но, несмотря на это, дети остаются в пределах нижней границы нормы. Полученные нами результаты могут быть использованы для оценки когнитивных нарушений, а также для разработки программ когнитивной реабилитации.

1. Cámara, S., Fournier, M. C., Cordero, P., Melero, J., Robles, F., Esteso, B., Vara, M.T., Rodríguez, S., Lassaletta, Á., Budke, M. (2020). Neuropsychological profile in children with posterior fossa tumors with or without postoperative Cerebellar Mutism Syndrome (CMS). Cerebellum (London, England), 19(1), 78—88. https://doi.org/10.1007/s12311-019-01088-4
2. Chieffo, D.P.R., Lino, F., Arcangeli, V., Moriconi, F., Frassanito, P., Massimi, L., Tamburrini, G. (2022). Posterior fossa tumor rehabilitation: an up-to-date overview. Children, 9(6), 904. https://doi.org/3390/children9060904
3. De Luca, C.R., Leventer, R.J. (2010). Developmental trajectories of executive functions across the lifespan. In: Executive functions and the frontal lobes, 57—90. Psychology Press. https://doi.org/4324/9780203837863
4. Deviaterikova, A., Kasatkin, V., Malykh, S. (2023). The role of the cerebellum in visual-spatial memory in pediatric posterior fossa tumor survivors. Cerebellum, 23, 197—203. https://doi.org/10.1007/s12311-023-01525-5
5. Digital cognitive assessments. Cambridge Cognition. URL: https://cambridgecognition.com/digital-cognitive-assessments/ (Accessed: 23.04.2024)
6. Gonçalves, T E., Zimmermann, G.S., Figueiredo, L.C., Souza, M.deC., da Cruz, D.F., Bastos, M.F., da Silva, H.D., Duarte, P.M. (2015). Local and serum levels of adipokines in patients with obesity after periodontal therapy: one-year follow-up. Journal of clinical periodontology, 42(5), 431—439. https://doi.org/10.1111/jcpe.12396
7. Hanzlik, E., Woodrome, S. E., Abdel-Baki, M., Geller, T.J., Elbabaa, S.K. (2015). A systematic review of neuropsychological outcomes following posterior fossa tumor surgery in children. Child's Nervous System, 31, 1869—1875. https://doi.org/1007/s00381-015-2867-3
8. Jacobi, H., Faber, J., Timmann, D., Klockgether, T. (2021). Update cerebellum and cognition. Journal of neurology, 268(10), 3921—3925. https://doi.org/10.1007/s00415-021-10486-w
9. Marusak, H.A., Iadipaolo, A.S., Harper, F.W., Elrahal, F., Taub, J.W., Goldberg, E., Rabinak, C.A. (2018). Neurodevelopmental consequences of pediatric cancer and its treatment: applying an early adversity framework to understanding cognitive, behavioral, and emotional outcomes. Neuropsychology review, 28, 123—175. https://doi.org/1007/s11065-017-9365-1
10. Mironets, S., Shurupova, M., Dreneva, A. (2022). Reading in children who survived cerebellar tumors: Evidence from eye movements. Vision, 6(1), 10. https://doi.org/10.3390/vision6010010
11. Ostrom, Q.T., Cioffi, G., Waite, K., Kruchko, C., Barnholtz-Sloan, J.S. (2021). CBTRUS statistical report: primary brain and other central nervous system tumors diagnosed in the United States in 2014–2018. Neuro-oncology, 23(12 Suppl. 2), iii1–iii105. https://doi.org/1093/neuonc/noab200
12. Pelzer, E. A., Melzer, C., Timmermann, L., von Cramon, D.Y., Tittgemeyer, M. (2017). Basal ganglia and cerebellar interconnectivity within the human thalamus. Brain structure & function, 222(1), 381—392. https://doi.org/10.1007/s00429-016-1223-z
13. Ramjan, S., Levitch, C., Sands, S., Kim, S.Y., Barnett, M., Bledsoe, J., Holland, A.A. (2023). Executive and social functioning in pediatric posterior fossa tumor survivors and healthy controls. Neuro-Oncology Practice, 10(2), 152—161. https://doi.org/1093/nop/npac090
14. Shurupova, M., Deviaterikova, A., Latanov, A., Kasatkin, V. (2020). Interaction between oculomotor impairments, voluntary attention and working memory disorders in children with cerebellar tumors. In: Velichkovsky, B.M., Balaban, P.M., Ushakov, V.L. (eds). Advances in Cognitive Research, Artificial Intelligence and Neuroinformatics (pp. 547—553). Intercognsci 2020. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 1358. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-71637-0_63
15. Tanedo, J., Gajawelli, N., Guo, S., Baron Nelson, M., Lepore, N. (2022). White matter tract changes in pediatric posterior fossa brain tumor survivors after surgery and chemotherapy. Frontiers in Neuroimaging, 1, art. 845609. https://doi.org/10.3389/fnimg.2022.845609
16. Tomlinson, S.P., Davis, N.J., Morgan, H.M., Bracewell, R.M. (2014). Cerebellar contributions to verbal working memory. Cerebellum, 13(3), 354—361. https://doi.org/1007/s12311-013-0542-3
17. Zilli, T., Dolcemascolo, V., Passone, E., Maieron, M., De Colle, M.C., Skrap, M., Ius, T., Liguoro, I., Venchiarutti, M., Cogo, P., Tomasino, B. (2021). A multimodal approach to the study of children treated for posterior fossa tumor: A review of the literature and a pilot study. Clinical neurology and neurosurgery, 207, art. 106819. https://doi.org/10.1016/j.clineuro.2021.106819