Evaluation of a combined physical and cognitive training protocol in people with Down syndrome via graph theory
Creators: name: Καράλη, Χρυσή Σπυρίδωνος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Ηλεκτοεγκεφαλογράφημα
Σύνδρομο Down
Συνδιασμένη γνωστική και σωματική εκπαίδευση
EEG
Down Syndrome
Combined physical and cognitive intervention
Electro encephalography

description: Trisomy of human chromosome 21 is the most common genetic cause of mental retardation and leads to Down syndrome (DS). The existing treatments (pharmaceutical and non-pharmaceutical) of the DS deficiencies focus mainly on ameliorating only a number of symptoms. Our electroencephalography (EEG) study examined the effects of combined physical and cognitive training on DS adults implementing functional cortical network mapping and graph analysis. We investigated whether the cortical alterations could reflect the modification of the cognitive and physical capacity. A three-month intervention protocol of LLM Care was performed to twelve adults with DS. The results were estimated via the comparison of pre- and post-training 5-minute long resting-state EEG recordings, 15-minute long MMN EEG recordings, as well as somatometric, and cognitive assessments. EEG analysis indicated the strengthening of cortical network connectivity in resting-state, as well as the statistically significant increase of both network’s global efficiency and transitivity and the statistically significant decrease of the network’s characteristic path length. The cortical alterations due to the intervention triggers the network’s reorganization. The induced complexity is plausibly a positive result, given the simplified organization of DS functional network. Also, the cognitive and physical capacity of DS people were enhanced after the intervention. To the best of our knowledge, this is the first computerized study that points out amelioration to the cognitive and physical skills of people with DS combined with EEG evidence of neuroplastic utility. These results are promising for the improvement of daily life and a higher level of independence that can be induced by training to the DS population
description: Η τρισωμία του ανθρώπινου χρωμοσώματος 21 είναι η πιο κοινή γενετική αιτία νοητικής υστέρησης και προκαλεί Σύνδρομο Down (DS). Οι υπάρχουσες θεραπείες που αφορούν το DS εστιάζουν κυρίως στην αντιμετώπιση κάποιων συγκεκριμένων συμπτωμάτων. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η επίδραση της νοητικής και σωματικής ενδυνάμωσης σε ενήλικες με DS μέσω χαρτογράφησης του λειτουργικού φλοιϊκού δικτύου με Ηλεκτροεγκεφαλογραφία (EEG) και της θεωρίας των γράφων. Για το σκοπό αυτό εφαρμόστηκε ένα τρίμηνο πρωτόκολλο παρέμβασης του συστήματος Φροντίδας της Υγείας LLM Care σε δώδεκα ενήλικες με DS. Τα αποτελέσματα της παρέμβασης προέκυψαν μέσω της σύγκρισης των σωματομετρικών, των γνωστικών εκτιμήσεων, των πεντάλεπτων EEG καταγραφών σε κατάσταση ηρεμίας και των δεκαπενταλεπτων ΕΕG καταγραφών με το παράδειγμα της μουσικής αναντιστοιχίας που λήφθηκαν πριν και μετά την παρέμβαση. Από τις αναλύσεις προέκυψαν τόσο η βελτίωση των γνωστικών και σωματικών ικανοτήτων των ατόμων με Σύνδρομο Down όσο και EEG στοιχεία που υποστηρίζουν την αξιοποίηση της εγκεφαλικής νευροπλαστικότητας. Συγκεκριμένα, οι αναλύσεις των EEG έδειξαν την ενίσχυση της συνδεσιμότητας του φλοιικού δικτύου σε κατάσταση ηρεμίας, όπως επίσης τη στατιστικά σημαντική αύξηση της αποτελεσματικότητας (global efficiency) και της μεταβατικότητας (transitivity) του δικτύου καθώς και της στατιστικά σημαντικής μείωσης του μήκους μονοπατιού (characteristic path length) του δικτύου. Οι φλοιϊκές αλλαγές των ατόμων με DS φαίνεται να οδήγησαν στην αναδιοργάνωσή του και στην απόκτηση μιας πιο πολύπλοκης δομής, γεγονός που μπορεί να θεωρηθεί θετικό δεδομένης της απλοϊκής οργάνωσης του φλοιικού δικτύου των ατόμων με DS. Οι αλλαγές αυτές, πιθανώς, αντικατοπτρίζουν τη βελτίωση των γνωστικών και των σωματικών ικανοτήτων, καθιστώντας τη παρέμβαση μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης του πληθυσμού με DS