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Modulation des Belohnungskreislaufs über fMRI-informiertes EEG-basiertes musikalisches Neurofeedback

2. Mai 2021 aktualisiert von: Tel-Aviv Sourasky Medical Center

Modulation des Belohnungskreislaufs über EEG-basiertes Neurofeedback

Das Ziel dieser Studie ist es zu testen, ob eine freiwillige Hochregulierung der Aktivierung des mesolimbischen Belohnungssystems möglich ist, und die neurobehavioralen Auswirkungen einer spezifischen Neuromodulation dieses Schaltkreises auf die Belohnungsverarbeitung zu untersuchen. Dieses Ziel wird erreicht, indem die Auswirkungen eines neuartigen nicht-invasiven experimentellen Rahmens für Neuromodulation getestet werden, der auf Neurofeedback (NF) beruht, das durch neuronale Aktivierung im ventralen Striatum (VS) geleitet und mit personalisierter angenehmer Musik als Feedback verbunden wird. Wir nehmen an, dass es möglich ist, zu lernen, das VS mit diesem musikalischen NF-Ansatz willentlich zu regulieren. Wir sagen weiter voraus, dass ein erfolgreiches NF-Training zur Hochregulierung des VS-EFP-Signals zu deutlichen Veränderungen der neuronalen und Verhaltensergebnisse führen wird, die mit der Hochregulierung der dopaminergen Signalübertragung verbunden sind.

Studienübersicht

Detaillierte Beschreibung

Neurofeedback ist ein Trainingsansatz, bei dem Menschen lernen, ihre Gehirnaktivität zu regulieren, indem sie ein Feedback-Signal verwenden, das Echtzeit-Gehirnsignale widerspiegelt. Eine effektive Nutzung dieses Ansatzes erfordert, dass die dargestellte Gehirnaktivität mit hoher Spezifität gemessen wird, jedoch auf zugängliche Weise, was wiederholte Sitzungen ermöglicht. Es gibt Hinweise darauf, dass Individuen in der Lage sind, ihre eigene regionale neurale Aktivierung willentlich zu regulieren, einschließlich in tiefen Hirnregionen wie dem VS, mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (rt-fMRI) in Echtzeit. Der Nutzen von rt-fMRI-NF für wiederholtes Training ist jedoch aufgrund von Immobilität, hohen Kosten und umfangreichen körperlichen Anforderungen begrenzt. Die Elektroenzephalographie (EEG) hingegen ist kostengünstig und zugänglich. Der verhaltensbezogene und klinische Nutzen von EEG-NF, insbesondere im Zusammenhang mit Depressionen und anderen affektiven Störungen, wird jedoch noch diskutiert. Frühere Arbeiten aus Hendlers Labor haben einen neuartigen Rahmen für eine zugängliche Untersuchung spezifischer Gehirnnetzwerke geschaffen, der als elektrischer Fingerabdruck bezeichnet wird [1]. Das Fingerprinting beruht auf der statistischen Modellierung eines fMRI-inspirierten EEG-Musters basierend auf einer simultanen Aufzeichnung von EEG/fMRI in Kombination mit Lernalgorithmen. Dieser Ansatz wurde erfolgreich auf die Amygdala angewendet und validiert und zeigte eine erfolgreiche Modulation des EFP-Amygdala-Signals während des NF-Trainings sowie anhaltende neuronale und Verhaltenseffekte bei den Trainierenden im Vergleich zum Schein-NF-Training. In der aktuellen Studie nutzt das NF-Trainingsverfahren ein neu entwickeltes fMRT-inspiriertes EEG-Modell der mesolimbischen Aktivität, das sich auf die VS konzentriert; VS-elektrischer Fingerabdruck (VS-EFP). Um die Zugänglichkeit des mesolimbischen Systems zu verbessern, basiert die Feedback-Schnittstelle außerdem auf angenehmer Musik, von der wiederholt gezeigt wurde, dass sie den Belohnungskreislauf aktiviert und zu einer dopaminergen Freisetzung im Striatum führt [z. B. 2; vgl. 3]. Das Grundprinzip des musikalischen Interfaces besteht darin, dass den Teilnehmern während des Trainings ihre selbst gewählte Musik präsentiert wird, die akustisch mehr oder weniger verzerrt wird, um ihre Angenehmheit in Echtzeit zuverlässig zu verändern. Eine Machbarkeitsstudie mit zwanzig Teilnehmern (N=10 Testgruppe, N=10 Kontrollgruppe), die bei McGill durchgeführt wurde, demonstrierte die Machbarkeit dieses Ansatzes. In der aktuellen Studie wollen wir diese Erkenntnisse in einer größeren Stichprobe (N=~40; N=20 Testgruppe und N=20 Schein-Kontrollgruppe) replizieren und erweitern und die in dieser Studie aufgekommenen Hypothesen hinsichtlich dessen überprüfen mögliche neurobehaviorale Folgen.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Voraussichtlich)

40

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Studieren Sie die Kontaktsicherung

  • Name: Neomi Singer, PhD

Studienorte

      • Tel Aviv, Israel
        • Rekrutierung
        • Sagol Brain Institute, Tel Aviv Sourasky Medical Center
        • Kontakt:

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 65 Jahre (ERWACHSENE, OLDER_ADULT)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Einschlusskriterien:

Gesund ohne bekannte Hintergrunderkrankungen Ohne bekannten kognitiven Abbau Normales Gehör Dominanz der rechten Hand Keine psychiatrischen oder neurologischen Erkrankungen in der Vorgeschichte, die einen Krankenhausaufenthalt erforderlich machen. Es gelten die akzeptierten Kriterien für die Aufnahme in eine MRT-Untersuchung für medizinische Zwecke gemäß den Verfahren, die am MRI-Institut des Sourasky Medical Center in Tel Aviv festgelegt wurden.

Ausschlusskriterien:

Hat eine Diagnose von psychiatrischen oder neurologischen Erkrankungen. Benutzt psychiatrische oder neurologische Medikamente. Hörverlust

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: GRUNDWISSENSCHAFT
  • Zuteilung: ZUFÄLLIG
  • Interventionsmodell: PARALLEL
  • Maskierung: VERDREIFACHEN

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
ACTIVE_COMPARATOR: VS-EFP-Neurofeedback
Neurofeedback basiert auf der erlernten Veränderung eines bestimmten neuronalen Signals oder einer Kombination neuronaler Signale, wenn Feedback und Belohnung dieser Signale dem Organismus wiederholt präsentiert werden. So lernen Individuen, ihre neurale Aktivität durch eine geschlossene NF-Schleife zu modulieren; In diesem Zustand erhalten die Teilnehmer ein musikalisches Feedback, das von ihrem eigenen VS-EFP gesteuert wird
Neurofeedback-Training mit EEG, bei dem den Teilnehmern selbst gewählte Musik präsentiert wird und aufgefordert wird, die dargebotene Musik durch mentale Strategien besser klingen zu lassen. Sechs wiederholte Trainingseinheiten, die jeweils aus fünf Trainingszyklen bestehen. Jeder Zyklus besteht aus 120 Sek. „lokaler Grundlinie“-Block und 90 Sek. „Regulations“-Block, während selbst gewählte Musik gehört wird. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre selbst gewählte Musik während des Blocks „Lokale Basislinie“ passiv zu hören und während des Blocks „Regulierung“ „die Musik besser klingen zu lassen“. Die Teilnehmer werden angewiesen, ausgewählte mentale Strategien zu rekrutieren, die ihrer Meinung nach für diese regulatorische Aufgabe am effizientesten sind. Während der „Regulierung“ variiert die Tonqualität in Echtzeit (alle 3 Sekunden) proportional zur Differenz zwischen dem aktuellen Wert von VS-EFP und seinem Durchschnittswert während der „lokalen Grundlinie“.
SHAM_COMPARATOR: Yoked Schein-Neurofeedback
Neurofeedback basiert auf der erlernten Veränderung eines bestimmten neuronalen Signals oder einer Kombination neuronaler Signale, wenn Feedback und Belohnung dieser Signale dem Organismus wiederholt präsentiert werden. So lernen Individuen, ihre neurale Aktivität durch eine geschlossene NF-Schleife zu modulieren; In diesem Zustand wird das musikalische Feedback basierend auf dem VS-EFP-Signal eines anderen Teilnehmers bereitgestellt. Daher wird jeder Teilnehmer aus der Scheingruppe mit einem Teilnehmer aus der Testgruppe gepaart und erhält so Feedback basierend auf dem gepaarten Testteilnehmer. Auf diese Weise sind beide Gruppen genau dem Anteil an Klangmanipulation ausgesetzt, der ihren Erfolgsgrad anzeigt. Um einen möglichen Beitrag der zeitlichen Reihenfolge der Feedback-Präsentation zu berücksichtigen, wird bei der Hälfte der Kontrollteilnehmer das Feedback-Muster vorwärts "wiederholt" (unter Beibehaltung des ursprünglichen zeitlichen Musters von VS-EFP, das der gepaarte Teilnehmer erhalten hat) und in halb - rückwärts (Kippen des ursprünglichen zeitlichen Musters von rechts nach links).
Neurofeedback-Training mit EEG, bei dem den Teilnehmern selbst gewählte Musik präsentiert wird und aufgefordert wird, die dargebotene Musik durch mentale Strategien besser klingen zu lassen. Sechs wiederholte Trainingseinheiten, die jeweils aus fünf Trainingszyklen bestehen. Jeder Zyklus besteht aus 120 Sek. „lokaler Grundlinie“-Block und 90 Sek. „Regulations“-Block, während selbst gewählte Musik gehört wird. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre selbst gewählte Musik während des Blocks „Lokale Basislinie“ passiv zu hören und während des Blocks „Regulierung“ „die Musik besser klingen zu lassen“. Die Teilnehmer werden angewiesen, ausgewählte mentale Strategien zu rekrutieren, die ihrer Meinung nach für diese regulatorische Aufgabe am effizientesten sind. Während der „Regulierung“ variiert die Tonqualität in Echtzeit (alle 3 Sekunden) proportional zur Differenz zwischen dem aktuellen Wert von VS-EFP und seinem Durchschnittswert während der „lokalen Grundlinie“.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
VS-EFP-Regulierungserfolg
Zeitfenster: 0 bis 4 Wochen
Gemessen durch Änderung der VS-EFP-Leistung; basierend auf dem Unterschied zwischen EFP während „Regulieren“- und „lokaler Grundlinien“-Bedingungen während der Neurofeedback-Zyklen. Die Forscher prognostizieren eine stärkere Modulation der VS-EFP-Leistung in der Neurofeedback-Gruppe im Vergleich zu Scheinkontrollen (Test > Schein).
0 bis 4 Wochen
Übertragung der VS-EFP-Regulierung: Erfolg der VS-EFP-Volitionsregulation in einem anderen Kontext
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen
Gemessen durch Änderung der VS-EFP-Leistung; basierend auf der Differenz zwischen regulierten und lokalen Grundlinienbedingungen während der Übertragungsbedingung; Willensregulierung, wenn keine Musik oder Feedback bereitgestellt wird. Die Übergabebedingung wird zu Beginn jeder Trainingseinheit eingeführt. Die Forscher prognostizieren eine positive Veränderung der VS-EFP-Regulation nach erfolgreichem Training in der Neurofeedback-Gruppe im Vergleich zu Scheinkontrollen.
1 bis 5 Wochen
Mesolimbische Selbstregulation in einem anderen Kontext
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen

Gemessen über fMRT; eine Transferaufgabe (willkürliche Regulierung, wenn kein Feedback angewendet wird) während einer fMRI-Untersuchung, die vor und nach der gesamten Trainingszeit stattfinden wird. Die Region of Interest (ROI)-Analyse des ventralen Striatum (VS) wird basierend auf der Zielregion definiert, die für die Entwicklung des VS-EFP verwendet wird. Zusätzliche Regionen des mesolimbischen Netzwerks werden basierend auf einer Metaanalyse der Belohnung definiert.

Das Ergebnis wird für jede Gruppe als Veränderung (post > pre) im Kontrast zwischen „regulieren“ und „lokaler Grundlinie“ gemessen.

Die Forscher prognostizieren eine positive Veränderung der VS-Hochregulierung nach erfolgreichem Training in der Neurofeedback-Gruppe im Vergleich zu Scheinkontrollen.

Explorative Analyse: Die Forscher beabsichtigen, weiter zu untersuchen, ob das NF-Training zu einer positiven Veränderung der Hochregulierung zusätzlicher mesolimbischer Knoten führte.

1 bis 5 Wochen

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Belohnungslernverhalten
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen

Bewertet über die Leistung in der probabilistischen Auswahlaufgabe (PST), die vor und nach der gesamten Ausbildungszeit durchgeführt wird. Dies ist eine Aufgabe des probabilistischen Belohnungslernens, bei der die Fähigkeit der Teilnehmer zu lernen, ein häufig belohntes Symbol auszuwählen (z mal) untersucht [4].

Das Ergebnis wird für jede Gruppe als Änderung (post > pre) in der Genauigkeit des Lernens durch Belohnung (Auswahl A) oder durch Bestrafung (Vermeidung B) gemessen.

Die Forscher prognostizieren eine positive Veränderung beim Lernen aus Belohnungen nach erfolgreichem Training in der Neurofeedback-Gruppe im Vergleich zu Scheinkontrollen.

1 bis 5 Wochen
Anreizmotivationsverhalten
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen

Gemessen über die Leistung in der Effort Expenditure for Rewards Task (Eefrt task), die vor und nach der gesamten Ausbildungszeit verwaltet wird. Dies ist eine auf Anstrengung basierende Entscheidungsaufgabe, bei der die Teilnehmer wählen, ob sie eine „harte“ vs. „einfache“ Aufgabe ausführen möchten, um unterschiedliche Beträge an monetären Belohnungen bei niedriger/mittlerer/hoher Wahrscheinlichkeit des Belohnungserhalts zu erhalten [5].

Das Ergebnis wird für jede Gruppe als Veränderung (post > pre) des Anteils der Entscheidung, mehr Aufwand für einen hohen/niedrigen Geldgewinn zu betreiben, bei hoher/mittlerer/niedriger Wahrscheinlichkeit gemessen.

Die Forscher prognostizieren eine positive Veränderung des Anteils der Wahl der schweren Aufgabe für hohen finanziellen Gewinn bei geringerer Wahrscheinlichkeit, Belohnungen nach erfolgreichem Training in der Neurofeedback-Gruppe zu erhalten, im Vergleich zu Scheinkontrollen.

1 bis 5 Wochen
Hedonisches Merkmal: Verbindung zwischen hedonischen Merkmalen und Neurofeedback-Erfolg
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen

Gemessen anhand der Snaith Hemilton Pleasure Scale (SHAPS), einem 14-Punkte-Fragebogen, der die hedonische Kapazität bewertet; aus der Summe der Antworten wird ein C-Anhedonie-Index abgeleitet [6].

Die Forscher sagen voraus, dass es eine negative Korrelation zwischen den Anhedoniewerten nach dem Training und der Leistung in NF-VS-EFP in der Neurofeedback-Gruppe geben wird.

1 bis 5 Wochen

Andere Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Belohnungsverarbeitung (neuronal): mesolimbische Reaktivität auf Belohnungen (z. B. monetäres, musikalisches Vergnügen)
Zeitfenster: 1 bis 5 Wochen

Gemessen über fMRT; Anwendung von angenehmem Musikhören und monetären Anreizverzögerungsaufgaben während fMRT-Scans vor und nach der gesamten Trainingsperiode.

Die ROI-Analyse des VS wird basierend auf der Zielregion definiert, die für die Entwicklung des VS-EFP verwendet wird. Zusätzliche mesolimbische Knoten werden basierend auf einer Metaanalyse der Belohnung definiert.

Das Ergebnis wird für jede Gruppe als Änderung (post > pre) im Kontrast zwischen Belohnungs- und Kontrollbedingung während der belohnungsbezogenen Aufgabe gemessen.

Die Forscher prognostizieren eine positive Veränderung der VS-Reaktion auf die Belohnung nach erfolgreichem Training in der Neurofeedback-Gruppe im Vergleich zu den Kontrollen.

Explorative Analyse: Die Ermittler werden das Änderungsprofil der VS-Aktivierung in Bezug auf die verschiedenen Phasen der Belohnungsverarbeitung (d. h. Belohnungserwartung, Verbrauch) untersuchen.

Die Forscher werden weiter untersuchen, ob das NF-Training zu einer positiven Veränderung der belohnungsbezogenen Aktivierung in zusätzlichen mesolimbischen Knoten führte

1 bis 5 Wochen

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Allgemeine Veröffentlichungen

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (TATSÄCHLICH)

10. Juli 2020

Primärer Abschluss (ERWARTET)

10. September 2021

Studienabschluss (ERWARTET)

10. September 2021

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

2. Mai 2021

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

2. Mai 2021

Zuerst gepostet (TATSÄCHLICH)

6. Mai 2021

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (TATSÄCHLICH)

6. Mai 2021

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

2. Mai 2021

Zuletzt verifiziert

1. Mai 2021

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • 0401-17-TLV
  • 00040030000 (OTHER_GRANT: MOST-FRQNT-FRQS collaboration)

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

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UNENTSCHIEDEN

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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