Neurofeedback i klinisk høj risiko

Identifikation af hjerneabnormiteter hos patienter med skizofreni i første episode (SZ) har givet bevis for, at sygdomsrelaterede abnormiteter udvikler sig før psykose og hjalp med at flytte opmærksomheden til identifikation af en præpsykotisk, klinisk høj risiko (CHR) for psykoseprodromal periode 11,12 En nylig Meta-analyse viste, at CHR-personer har en forhøjet risiko for at udvikle psykose på 11 % efter 6 måneder, 15 % efter 12 måneder, 20 % efter 24 måneder og 23 % efter 36 måneder8. Desuden viser vores arbejde og andre, at CHR-individer viser underskud i både hjernefunktion og kognition svarende til dem i SZ 1,8. Disse omfatter standard mode netværk (DMN) hyper-forbindelse, (mellem medial præfrontal cortex (MPFC) og posterior cingulate cortex (PCC)) og reduceret MPFC-dorsolateral præfrontal cortex (DLPFC: del af et centralt eksekutivt netværk (CEN)) antiorrelation i CHR, svarende til resultater rapporteret i SZ. Disse resultater peger ikke kun på en måde, hvorpå unormal hjernefunktion bidrager til SZ-udvikling, men motiverer også søgen efter tilgange til at ændre sygdomsforløbet. I R61-delen af ​​den nuværende ansøgning vil vi således undersøge effektiviteten af ​​mindfulness-meditationsforstærket, real-time-fMRI-neurofeedback (rt-NFB) til at reducere DMN-hyperconnectivity og øge MPFC-DLPFC anti-relationer, post-NFB, svarende til hvad vi observerede i kronisk SZ, og vurdere glutamat (Glu) og gammaaminosmørsyre (GABA) niveauer i MPFC, PCC og DLPFC. I R33 vil vi teste rt-NFB-effektiviteten i en større prøve, undersøge forholdet mellem rt-NFB-medierede neurale netværksændringer og adfærdsmæssige foranstaltninger (reduktioner i symptomer og forbedring af arbejdshukommelse (WM)/opmærksomhedsfunktion). Vi vil også undersøge celleniveauændringer via magnetisk resonansspektroskopi (MRS) målinger af Glu og GABA for at nå frem til en mere omfattende forståelse af, hvilke cellulære fænomener, der ligger til grund for rt-NFB. Denne ansøgning bygger på tre beviskilder: 1. Fogarty-bevilling (PI: Stone, co-PI: Niznikiewicz, Whitfield-Gabrieli), der viser MPFC-PCC hyperforbindelse og dens korrelationer med SIPS-score i CHR (se foreløbige data (PD)); 2. R21-resultater (PI: Niznikiewicz), der viser, at rt-NFB kan reducere BOLD-aktivering i den superior temporale gyrus (STG) 13 og hyperforbindelse i DMN 14 i SZ, som igen var forbundet med en reduktion i auditive hallucinationer (AH) ; og 3. R61/33 (mPI: Niznikiewicz, Whitfield-Gabrieli) ), der bekræftede, at rt-NFB kan modulere DMN-forbindelse og STG-aktivering i SZ med AH. Baseret på vores PD og den eksisterende litteratur, i R61, foreslår vi, at: 1) rt-NFB rettet mod DMN vil føre til MPFC-PCC hyperforbindelsesreduktioner og en stigning i MPFC-DLPFC antiorrelationer. For R33 foreslår vi at 1). bekræfte disse fund i en større uafhængig prøve 2) viser, at forbedringer i MPFCPCC-hyper-forbindelse og MPFC-DLPFC-antikorrelationer vil føre til forbedringer i henholdsvis kliniske symptomer og kognition; og 3) ændringer i hviletilstand (rs)-forbindelse vil være relateret til ændringer i Glu- og GABA-niveauer, post-rt-NFB, som vurderet ved co-lokaliserede cellulære og forbindelsesændringer før- vs post-rt-NFB.

R61 FASE: Oversigt: Vi vil demonstrere hjernemålengagement, dvs. MPFC-PCC rsconnectivity reduktion. Vi vil teste 40 CHR randomiseret til 1) én session med rt-NFB rettet mod DMN (real-rt-NFB; N=20) 2) sham-rt-NFB (N=20) (rt-NFB afledt af den motoriske cortex aktivering). Vi vil teste 20 HC som en benchmark sammenligningsgruppe. MFC-PCC rs-forbindelsesreduktionen i den rigtige rt-NFB-gruppe post-rt-NFB vil være R61 GO-kriteriet. Vi vil også indsamle MRS-data fra MPFC, PCC og DLPFC.

Mål 1: Brain target engagement ved hjælp af rt-NFB. Baseret på PD forudsiger vi DMN rs-forbindelsesreduktion i den rigtige rt-NFB-gruppe, der modtager rt-NFB fra DMN-CEN, men ikke i den falske rt-NFB-gruppe. (R61 GO kriterier).

Mål 2: Mål Glu og GABA (udforskende) i MPFC, PCC og DLPFC voxels af interesse (VOI). R33 FASE: Oversigt: I CHR vil vi bruge et randomiseret forsøg med delvist cross-over design: CHR vil blive randomiseret til ægte rt-NFB (N=30), eller en sham rt-NFB (N=30) session, efterfulgt af ægte rt-NFB session.; 30 HC'er vil blive scannet én gang. MRS i de to VOI'er vil blive optaget før og efter hver rt-NFB session (enten ægte eller falsk). Vi vil replikere R61-resultaterne og relatere dem til kliniske og kognitive data. R33 GO-kriterierne (til fremtidige undersøgelser): replikerende R61-resultater, signifikante kliniske symptomreduktioner relateret til MPFC-PCC-forbindelsesreduktion og kognitiv forbedring relateret til MPFC-DLPFC-antikorrelationer stigning, post-rt-NFB.

Mål 1: Repliker R61 Mål 1: Vi forudsiger, at DMN-dirigeret rt-NFB vil resultere i MPFC-PCC rs-forbindelsesreduktion, og MPFC-DLPFC øget anti-relation kun i den rigtige rt-NFB gruppe.

Mål 2: Demonstrere sammenhæng mellem DMN rs-forbindelse og kliniske ændringer og MPFC-DLPFC anti-relationer og kognitive ændringer, post-rtfMRI. Vi forudsiger: associationer mellem 1) reduktioner af MPFC-PCC-forbindelse og reduktioner af SIPS-score, og 2) MPFC-DLPFC-antikorrelationer stigninger og WM / opmærksomhedsforbedringer kun i den rigtige rt-NFB-gruppe (se PD).

Mål 3: Samlokalisering af MRS- og fMRI-data: Mål Glu og GABA i to udvalgte, individuelt definerede VOI'er (baseret på rs-data) før og efter rt-NFB i CHR og HC ved baseline.

Mål 4: (udforskende) Korreler Glu/GABA (se Mål 3 for VOIs definitioner) med rs-forbindelse og kliniske og kognitive data, post-rt-NFB. Baseret på vores PD forudsiger vi 1) positive sammenhænge mellem MPFC GABA-niveauer og MPFC-DLPFC anti-korrelationer og WM/opmærksomhedsforbedringer. 2) Glu/GABA-forholdsforbindelser med MPFC-PCC-forbindelsesreduktioner og SIPS-scorereduktioner.