Perceptual-cognitive training after pediatric mild traumatic brain injury: Towards a sensitive marker of recovery

Abstract

Background: Pediatric mild traumatic brain injury (mTBI) has drastically increased in incidence over the past years. This condition can present itself through various forms rendering its diagnosis and management difficult for clinicians working with its population. While most cases recuperate over two to four weeks, about a third of children who sustain an mTBI will experience delayed recovery, and could benefit from rehabilitation interventions. Even after recovery is complete, when children go back to their normal life activities, they are at higher risk of sustaining a second injury than others without a history of such an injury, perhaps because we fail to fully identify subtle deficits. Objective: The overarching goal of this work was to address current research gaps in the clinical management of pediatric mTBI, by following three lines of inquiry. The first line of inquiry consisted of identifying predicting factors of delayed recovery. The second line of inquiry aimed to explore the use of three-dimensional multiple object tracking (3D-MOT) as an intervention for children who experience delayed recovery after mTBI. Finally, the use of 3D-MOT was explored as a mean to detect clinical recovery in pediatric mTBI. Methods and results: The first study consisted of identifying predictors of delayed recovery in children who sought care in a specialized mTBI outpatient clinic (N=213). Results showed that total post-concussion symptom score at their initial visit was a predictor of delayed recovery. The second study used theoretical foundations of 3D-MOT to explore the tolerability and safety of six 3D-MOT training sessions in symptomatic children after mTBI (n=10). To investigate tolerability, protocol adherence and deviations were recorded; safety was evaluated through symptom presentation at each training session. No adverse events were reported, minimal protocol deviations were performed and adherence to the training regimen was predominantly maintained. third study explored differences in 3D-MOT training trajectories between children post-mTBI (n=20) and healthy control children (n=14). This study aimed to explore if learning on this training task occurred similarly across groups. Results demonstrated that both groups improved their task performance over time, however, the gains from initial trainings visits occurred more slowly for the mTBI group. The fourth study compared 3D-MOT training gains in children that had been followed in a specialized mTBI outpatient clinic and had been clinically cleared for return to activities (clinically recovered n=10) to those of healthy controls (n=10). Results demonstrated that clinically recovered individuals performed similarly to controls on 3D-MOT over time. The fifth study compared 3D-MOT training gains in children who had been followed in a specialized mTBI clinic and had been clinically cleared for return to activities (clinically recovered n=10) to those of children with recent history of mTBI and being in various phases of recovery (n=12) recruited through community partnerships. Significant group differences were found in initial training sessions where children with a history of mTBI exhibit lower training gains than clinically recovered children on 3D-MOT. Conclusions: This work revealed that it is possible to predict which children will be more likely to experience delayed recovery after a mTBI, within an outpatient clinical setting. It also demonstrated that perceptual-cognitive training through the use of 3D-MOT was a potentially safe and tolerated intervention for children who experience persisting symptoms. Last, it demonstrated that training differences can be perceived in 3D-MOT across groups of individuals, and that this training task can identify differences between healthy controls and children having a history of mTBI. This work show promising use of 3D-MOT in the management of mTBI and sets ground for future studies using this training paradigm.Contexte: L'incidence des traumatismes craniocérébraux légers (TCCl) a grandement augmenté au cours des dernières années, à un point tel que cette condition médicale est maintenant reconnue comme un souci de santé publique. Cette condition peut se présenter sous plusieurs formes, rendant ainsi son diagnostic et sa gestion difficiles pour les cliniciens travaillant avec cette population. Alors que la plupart des cas récupèrent à l'intérieur de deux à quatre semaines; il est estimé qu'un tiers des enfants auront une récupération lente. Ces enfants pourraient bénéficier de stratégies d'interventions afin d'encourager leur récupération. Une fois récupérés et quand les enfants reprennent leurs activités, ils sont à risque de subir une seconde blessure. Objectif: L'objectif général de cet ouvrage est d'adresser les besoins de recherche actuels en lien avec la gestion des TCCl, le tout en suivant trois lignes d'investigation. La première ligne d'investigation consiste à établir des facteurs de prédiction de récupération lente chez une population pédiatrique de TCCl en milieu clinique. La seconde ligne vise à explorer l'utilisation de three-dimensional multiple object tracking (3D-MOT) comme une intervention pour les enfants démontrant une récupération lente. La troisième ligne explore l'utilisation du 3D-MOT comme moyen de détection de récupération clinique suite à un TCCl. Méthodes et résultats: La première étude consiste à identifier des marqueurs de récupération lente chez des enfants qui reçoivent des soins dans une clinique externe spécialisée en gestion de TCCL. Les résultats sur 213 enfants ont démontré que le score total de symptômes était un marqueur de récupération lente. La deuxième étude explore la sécurité ainsi que la tolérabilité d'un protocole de 6 visites (n=10) au #D-MOT. Il est démontré que des déviations mineures de protocoles ont été présentes et que l'adhérence au programme a été maintenue. De plus, les symptômes n'ont pas augmenté, démontrant ainsi la sécurité du paradigme. La troisième étude explore les différences lors d'un paradigme d'entrainement au 3D-MOT chez des enfants en phase post-TCCl (n=20) et des sujets sains (n=14). Les résultats démontrent que malgré le fait que les enfants post-TCCL peuvent améliorer leur performance, leurs gains sont significativement différents que les sujets sains. La quatrième étude compare l'entrainement au 3D-MOT chez des enfants ayant été suivi dans une clinique spécialisée de gestion des TCCl et ayant obtenu leur congé de traitement (TCCl récupéré n=10), à celui de sujets sains (n=10). Les résultats démontrent que les TCCl récupérés performent similairement au sujets sains. Ainsi nous supposons que leur cerveau apprend cette tâche d'une façon similaire à des sujets sains. La cinquième étude compare les gains à l'entrainement d'enfants ayant été suivi en clinique (TCCl récupéré n=10) à ceux d'enfants avec un historique de TCCl et étant dans diverses phases de récupération (n=12). Des différences dans l'entrainement sont notées lors des premiers entrainements, alors que les enfants avec un historique de mTBI démontrent moins de gains d'entrainement que les enfants avec un TCCl récupéré. Conclusions: Cet ouvrage révèle qu'il est possible de prédire quels enfants seront plus à risque d'une récupération lente dans un contexte clinique. Il est également démontré que 3D-MOT peut servir comme intervention potentielle, tolérable et sécuritaire, lors de symptômes persistants. Finalement, il a été démontré que le 3D-MOT peut percevoir des différences chez des groupes d'individus ayant un historique de TCCl. Cet ouvrage contribue à la recherche future sur les interventions et les marqueurs de récupération possible suite à un TCCl pédiatrique