Neurofeedback-Training der Alpha-Band-Kohärenz nach Schlaganfall

Hintergrund: Die Technologie der Brain-Computer-Interfaces (BCI) ermöglicht die Überwachung der Gehirnaktivität und die Generierung einer Echtzeitausgabe über spezifische Veränderungen in Aktivitätsmustern. Der aufgezeichnete Proband erhält eine Rückmeldung über die mit seinen Anstrengungen verbundene neuronale Aktivität und kann so lernen, die Gehirnaktivität willkürlich zu modulieren. Es gibt zunehmend Belege dafür, dass das Training motorischer Kortexaktivierungen mit Gehirn-Computer-Schnittstellensystemen die Genesung von Schlaganfallpatienten verbessern kann. Hier schlagen wir einen neuen Ansatz vor, der Ruhezustandskorrelate der motorischen Leistung trainiert, anstatt bewegungsbezogene Aktivierungen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Schlaganfallpatienten bei motorischen Aufgaben umso bessere Leistungen erbringen, je mehr Alpha-Oszillationen im Ruhezustand im motorischen Kortex mit dem Rest des Gehirns kohärent sind. Darüber hinaus deuten Beobachtungsstudien darauf hin, dass das Training der Alpha-Band-Kohärenz im motorischen Kortex mit Neurofeedback positive Auswirkungen auf die motorische Leistung hat.

Ziel: Ziel dieser randomisierten kontrollierten Studie ist es, den Nutzen des Trainings der funktionellen Konnektivität zwischen dem motorischen Kortex und dem Rest des Gehirns mit einer Gehirn-Computer-Schnittstelle bei Patienten mit chronischem Schlaganfall zu testen. Wir stellten die Hypothese auf, dass diese Netzwerkvariante des Neurofeedback-Trainings zu regionalen und frequenzspezifischen Steigerungen der funktionellen Konnektivität und zu einer verbesserten Funktion der betroffenen oberen Extremität führt.

Methoden: 10 Patienten mit chronischem Schlaganfall und erheblichem einseitigen Defizit der motorischen Funktion der oberen Extremitäten werden zwei Perioden Neurofeedback-Training in einem randomisierten Cross-Over-Design durchführen. In einem Zeitraum trainieren sie die Alphaband-Kohärenz zwischen intakten Bereichen rund um den betroffenen motorischen Kortex und dem Rest des Gehirns. In einer Kontrollperiode trainieren sie die Alphaband-Kohärenz zwischen einer Kontrollregion, die nicht direkt mit der motorischen Funktion zusammenhängt (dem medialen präfrontalen Kortex der gesunden Hemisphäre) und dem Rest des Gehirns. In jedem Zeitraum werden 4 Wochen lang zwei Trainingseinheiten pro Woche durchgeführt. Die Zeiträume liegen mindestens 4 Wochen auseinander. Mithilfe eines adaptiven räumlichen Filters werden aus 128 EEG-Kanälen Schwingungen im Gehirn rekonstruiert und die Kohärenz zwischen dem Zielgebiet und dem Rest des Gehirns in Echtzeit berechnet. Die Kohärenzgröße wird in Form eines Cursors auf einem Computerbildschirm angezeigt.

Bedeutung: Diese Studie könnte kausale Belege für die Rolle der funktionellen Konnektivität beim motorischen Lernen liefern und zu neuen Strategien für die Rehabilitation führen.