Prenatal Alcohol Exposure Causes Attention Deficits in Male Rats - Hausknech et. al. - 2005 - Artikel

Er zijn verschillende studies die aantonen dat kinderen met een fetal alchol spectrum disorder (FASD) symptomen hebben die lijken op de symptomen van attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD). Analyses laten zien dat kinderen met FASD en ADHD beide minder goed scoren op keuze reactietijd taken (choice reaction time taken (CRT)) en op volgehouden aandachtstaken waarbij voor langere tijd gefocust moet worden. Bij kinderen met FASD of ADHD is de variabiliteit in reactietijden groter en is het aantal valse alarmen hoger dan bij kinderen zonder deze diagnose. Het testen van reactietijden zou daarom een goede manier kunnen zijn om de prestaties van ratten die prenataal aan alcohol zijn blootgesteld te testen op symptomen behorende bij ADHD.

Ander onderzoek heeft uitgewezen dat de grotere variabiliteit in reactietijden bij kinderen met ADHD wordt veroorzaakt in het foutief richten van de aandacht. De grotere variatie in reactietijden werden vooral gevonden bij taken met een laag interval en een lage ‘’event-rate’’, die onvoorspelbaar zijn en die stimuli van buitenaf bevatten. Variabiliteit in reactietijden wordt gezien als een belangrijke indicator van aandacht en is daarmee ook een belangrijke diagnostische factor van ADHD.

Onderzoek laat zien dat de piek van de verdeling van reactietijden hetzelfde is voor kinderen met en zonder ADHD maar dat de verdeling van kinderen met ADHD rechtsscheef is doordat er vaker momenten zonder aandacht zijn. Dit resulteert in een hogere gemiddelde reactietijd.

Het doel van het onderzoek is een model te ontwikkelen waarmee de etiologie van tekorten in aandacht bij kinderen met FASD onderzocht kan worden. De hypothese is dat ratten die aan alcohol zijn blootgesteld minder goed zijn in reactietijd taken waar volgehouden aandacht voor nodig is. In het onderzoek is een CRT taak gebruikt die volgehouden aandacht vereist daarnaast is er een reactietijd analyse gebruikt om tekorten aan aandacht bij de ratten te onderzoeken.

Methode

De helft van de ratten kreeg voor langere tijd ethanol toegediend terwijl de andere helft, de controlegroep, op dezelfde momenten suikerwater kreeg. Voor effecten van mogelijke voedingstekorten werd gecontroleerd door de ratten in paren te voeden en door ze extra thiamine te geven. De ratten zaten per conditie in verschillende verblijven. Als score werd steeds de gemiddelde score van een verblijf genomen.

Procedure

Voor aanvang van de trainingsperiode werden de ratten beperkt in hun mogelijke waterconsumptie. De ratten werden getraind om hun neus in een speciale opening te steken totdat of het linker of het rechter lampje ging branden. De verstreken tijd nadat ze hun neus in de opening hadden gestoken tot aan en het branden van het lampje was per rat vastgesteld (dit werd de wachttijd genoemd). Als de reactietijd van de rat korter was dan een bepaald vastgesteld criterium kon de rat als beloning wat suikerwater drinken uit een waterdispenser die open ging. Als de reactietijd langer was dan kreeg de rat geen beloning. Als de wachttijd bereikt was en het licht ging branden had de rat 2 seconden om van het suikerwater te drinken. Als de rat hier niet op reageerde telde dit als ‘’gemist’’. Er werd een criterium reactietijd gebruikt om snelle reacties selectief te versterken door het steeds meer inkorten van de wachttijd. De rat kreeg hierdoor ongeveer 3 van de 4 keer een beloning als hij de goede kant gekozen had. De wachttijd was cumulatief dus als de wachttijd 4 seconden was dan kon de rat ook 2x in 2 seconden zijn neus in de opening steken. Van tevoren werden alle getraind waarbij ze hun neus in een opening in het midden moesten steken om zowel links als rechts een lampje aan te krijgen, dit wordt een auto-shaping procedure genoemd. Na 2 weken auto-shaping moesten de ratten 8 weken de reactietijd taak zoals beschreven uitvoeren. De laatste 2 weken werden gebruikt om daadwerkelijk data te verzamelen. Per dag werd ook gewisseld tussen een saillante (verblijf donker) en niet-saillante conditie (verblijf licht) en deze data werd voornamelijk apart geanalyseerd. De reactietijd was de tijd tussen het aan gaan van het licht en het steken van de neus in de water dispenser als beloning. Als de rat zijn neus te vroeg in de water dispenser stak of zijn neus te vroeg uit de opening haalde werd dit geteld als vals alarm. Als de rat na 2 seconden nog niets gedaan had werd dit geteld als gemist. De within-subject factor was of de stimulus saillant was of niet en de between-factor was de prenatale blootstelling aan alcohol.

Resultaten

In de verdeling van reactietijden van de verblijven waarin de ratten ethanol kregen is meer variabiliteit en deze hebben ook langere staarten. De verdelingen van de controle en ethanol verblijven waren lager en er was meer variabiliteit in de niet-saillante conditie. In de grafiek is te zien dat de reactietijd verdelingen van de ethanol conditie lagere pieken en langere staarten hebben.

Discussie

De ratten prenataal blootgesteld aan alcohol hadden een grotere variabiliteit in reactietijden en een lagere gemiddelde reactietijd (hoewel dit laatste niet statistisch significant was). Deze resultaten komen overeen met wat gevonden is bij kinderen met FASD en ADHD die CRT en continue prestatie taken moesten uitvoeren. De lagere gemiddelde reactietijden worden soms, maar niet altijd, gevonden bij kinderen met FASD of ADHD. Verder hadden ratten die aan ethanol waren blootgesteld een hoger aantal valse alarmen tijdens de volgehouden aandacht taak.Een probleem bij het interpreteren van deze resultaten is dat er geen onbehandelde controle groep was. Hierdoor kon niet worden gecheckt of de nakomelingen van de ratten die suikerwater hadden gekregen zich normaal gedroegen en of de nakomelingen van de ratten die ethanol hadden gekregen echt een beperking hadden. Daardoor zou het ook kunnen dat de nakomelingen van de suikerwater ratten van zichzelf al een mate van beperking hebben gehad. Daarnaast kan het zijn dat de behandeling op zich zorgt voor verandering in de suikerwater nakomelingen en voor een tegengestelde verandering zorgt in de ethanol nakomelingen. Echter, de resultaten laten zien dat de ethanol ratten ten opzichte van de suikerratten wel echt beperkt waren.

Verhoogde variabiliteit in reactietijden

De resultaten van de ex-Gaussische analyse en de DevMode analyse (deviatie van de modus) laten zien dat prenatale ethanol blootstelling de variabiliteit van de reactietijd verdelingen verhoogt. De ratten in de ethanol conditie waren over het algemeen in staat net zo snel als de controle ratten te reageren maar de verdelingen van de ethanol ratten was rechtsscheef. Dit kan een gevolg zijn van meer momenten van verminderde aandacht. De hoge aantallen valse alarmen die de ratten hadden tijdens de CRT taak zijn ook gevonden in kinderen met FASD en ADHD. Daarnaast zijn problemen met het inhiberen van gedrag ook gevonden in kinderen met ADHD tijdens go/no-go taken, vooral als er lange intervallen tussen de trials zaten. Bij go/no-taken moet iemand afhankelijk van een bepaalde aangeboden stimulus wel of juist niet reageren.

Leer- en geheugenproblemen

Er zijn ook verschillen tussen de prestaties van kinderen met ADHD en FASD. Onderzoek heeft aangetoond dat kinderen met ADHD meer aandachtsproblemen hebben. Kinderen met FASD hebben meer problemen met leren en geheugen en een lager IQ, dit in tegenstelling tot kinderen met ADHD. Omdat het aandachtsproces beïnvloed kan zijn door de leer- en geheugenproblemen zijn de aan ethanol blootgestelde ratten misschien toch niet geschikt als model voor ADHD. Deze leerproblemen komen immers niet perse voor bij kinderen met ADHD. De aan ethanol blootgestelde ratten zijn wel een zeer goed model voor het bestuderen van aandachtsproblemen bij kinderen met FASD omdat ze beide symptomen laten zien, zowel die bij ADHD horen als de leer en geheugenproblemen horend bij FASD. Hoewel er dus verschillen zijn hebben, is het mogelijk dat FASD en ADHD dezelfde onderliggende neurale basis hebben. Afwijkingen in het mesolimbische dopamine systeem zijn bij zowel ADHD als bij FASD gevonden. Dat maakt het bestuderen van de neurale basis van ADHD symptomen in ethanol ratten toch nuttig om meer te weten te komen over de etiologie en behandeling van ADHD symptomen bij kinderen met FASD en ADHD.