Verbesserung fehlregulierter neuronaler Netze mit EEG-Neurofeedback

Prävalenz und aktuelle Behandlung von PTSD PTSD ist eine schwächende psychische Störung, die durch die Einwirkung traumatischer Ereignisse wie Krieg, Autounfälle, Verbrechen und andere Ereignisse entsteht und das Leben eines selbst oder anderer Beteiligten bedroht.

Die derzeit empfohlenen Behandlungen für PTSD-Opfer bestehen aus Psychotherapien und pharmakologischen Interventionen. Obwohl 60 % der PTBS-Patienten Verbesserungen durch eine Vielzahl traumafokussierter kognitiver Verhaltenstherapien und Pharmakotherapien erfahren, verspüren bis zu 40 % der PTBS-Patienten keine Linderung der Symptome durch bestehende Therapien. Daher ist die Entwicklung neuartiger Behandlungsalternativen erforderlich.

Verletzungen im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugunfällen (MVC) sind eine der Hauptursachen für Morbidität und Mortalität in der westlichen Welt. Während körperliche Verletzungen und Schmerzen die Hauptsymptome nach MVC sind, leiden zwischen 20 und 40 % auch an schweren Symptomen einer posttraumatischen Belastungsstörung. Weniger bekannt ist, dass die psychische Belastung bei Personen, die eine leichte Verletzung, beispielsweise ein Schleudertrauma, erlitten haben, höher ist als bei schwereren Verletzungen, beispielsweise einer Rückenmarksverletzung. Insbesondere PTBS-Symptome wie Hyperarousal sind nach MVCs häufig und ein wichtiger Mechanismus bei der Entwicklung chronischer Schmerzen und Behinderungen nach MVCs. Mit der Mutual-Maintenance-Theorie wird angenommen, dass Schmerz und PTBS sich gegenseitig aufrechterhaltende Zustände darstellen. Tatsächlich ist PTBS im Zusammenhang mit der Rehabilitation chronischer Schmerzen bei MVC-Opfern weit verbreitet, wobei etwa 20 % schwere PTBS-Symptome aufweisen. Es ist bekannt, dass Menschen mit einem hohen Maß an PTSD-Symptomen unter einem höheren Maß an Schmerzen, Behinderung und Stress leiden. Leider ist die gezielte Behandlung von posttraumatischen Belastungsstörungen (PTSD) in der Schmerzrehabilitation selten und die wenigen bestehenden Studien, die versucht haben, komorbide posttraumatische Belastungsstörungen (PTSD) und Schmerzen gezielt zu behandeln, waren bei der Linderung von Schmerzen und posttraumatischen Belastungssymptomen nicht ausreichend wirksam. Der Behandlungswiderstand kann auf dysregulierte Gehirnnetzwerke zurückzuführen sein, die mit herkömmlichen psychotherapeutischen Ansätzen nicht ausreichend angegangen werden.

Eine neuartige und vielversprechende Methode zur Behandlung von PTBS ist das quellenlokale EEG-Neurofeedback, da diese Methode auf bestimmte neuronale Regionen abzielt; Somit kann die Behandlung individuell auf die Beschwerden des Patienten abgestimmt werden. Da die Behandlung völlig nichtinvasiv und kostengünstig ist, ist das Potenzial und die Machbarkeit, dass die Neurofeedback-Methode breit eingesetzt werden kann und Patienten zwischen den Behandlungssitzungen trainieren können, beträchtlich.

Hier schlagen wir eine Untersuchung des Potenzials eines standardisierten gewichteten Low-Resolution Tomography EEG-Neurofeedback-Trainings bei der Behandlung von komorbider PTSD bei chronischen Schmerzen vor. Unsere vorgeschlagene Studie untersucht die neuronalen Mechanismen, von denen angenommen wird, dass sie am Neurofeedback-Training für PTSD-Patienten beteiligt sind. Durch Tests, ob ein solches Training die Aktivität in bestimmten neuronalen Zielregionen im Zusammenhang mit PTSD-Symptomen in unserer Patientengruppe verändern kann, besteht das Ziel darin, die Technik als Ergänzung zu aktuellen Therapien zu evaluieren. Wir vergleichen die aktive EEG-Neurofeedback-Behandlung mit einer Placebo-Kontrollbedingung, die Schein-EEG-Neurofeedback erhält.

Neurofeedback In seiner grundlegendsten Form ist Neurofeedback eine nicht-invasive Technik, bei der eine Person darin trainiert wird, ihre eigene neuronale Aktivität zu regulieren. Bei psychischen Symptomen, die mit einer dysregulierten neuronalen Aktivität verbunden sind, kann Neurofeedback eine Symptomlinderung bieten, indem es den Patienten beibringt, relevante Aktivitätsmuster selbst zu regulieren. Indem die Person immer dann belohnt wird, wenn sich die neuronale Aktivität in eine gewünschte Richtung ändert, kann die Aktivität reguliert oder moduliert werden. Der zentrale Mechanismus ist also die operante Konditionierung: Auf eine gewünschte Veränderung der neuronalen Aktivität folgt ein belohnender Reiz als positive Verstärkung. Diese Belohnung kann für den Patienten reizvoll sein, oder die Belohnung kann in Form eines Signals erfolgen, das mitteilt, dass das Trainingskriterium erfüllt ist, was an sich schon lohnend für einen Patienten sein kann, der eine Symptomlinderung anstrebt.

Seit den 1990er Jahren wurde in einer Reihe von Studien über positive Behandlungsergebnisse von Neurofeedback bei psychiatrischen Störungen berichtet und der Wert von Neurofeedback-Interventionen in der Regelpsychiatrie untermauert. Unsere vorgeschlagene Studie zielt darauf ab, die Mechanismen des Neurofeedbacks bei der Anwendung bei Patienten mit komorbider PTBS und chronischen Schmerzen systematisch zu erfassen. Dadurch wollen wir unser Verständnis der neuronalen Strukturen erweitern, die an posttraumatischen Stresssymptomen und chronischen Schmerzen beteiligt sind, und wie Neurofeedback ihre Aktivitätsmuster verändern kann. Dieses Wissen wird die Entwicklung eines spezifischen und optimierten Neurofeedback-Trainingsprotokolls für Patienten mit PTBS und chronischen Schmerzen nach MVCs ermöglichen.

In den letzten Jahrzehnten wurden groß angelegte EEG-Studien an gesunden Probanden jeden Alters und Geschlechts durchgeführt, um Erkenntnisse über die Eigenschaften des menschlichen EEG zu gewinnen. Solche Daten wurden verarbeitet und in Datenbanken gespeichert, sodass eine Vielzahl von EEG-Parametern als Normdaten verfügbar sind. Das EEG eines Patienten kann somit im Hinblick auf Abweichungen von solchen Normen analysiert werden. Abweichungen entlang einiger EEG-Parameter, von denen angenommen wird, dass sie an den gezielten Symptomen beteiligt sind, können dann über Neurofeedback trainiert werden, um bei gesunden Probanden eine größere Kongruenz mit relevanten EEG-Parametern zu erreichen.

Beim herkömmlichen Neurofeedback werden eine oder zwei Elektroden am Kopf verwendet, um die Aktivität innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes zu erhöhen oder zu verringern. Die standardisierte gewichtete elektromagnetische Tomographie mit niedriger Auflösung (swLORETA) ist eine mathematische Technik zur Analyse der dreidimensionalen Verteilung der intrakortikalen elektrischen Aktivität des Gehirns auf der Grundlage von Oberflächen-EEG-Aufzeichnungen. Die Berechnung ermöglicht die Abbildung der Gehirnwellenaktivität in Echtzeit mit einer räumlichen Auflösung von weniger als einem Kubikzentimeter, da sie das Gehirn in über 12.000 Voxel oder Teile aufteilt; Dies ermöglicht eine ähnliche Lokalisierung wie die fMRT und behält gleichzeitig die schnelleren zeitlichen Auflösungen des EEG bei. Während herkömmliche Neurofeedback-Protokolle typischerweise eine oder zwei Elektrodenstellen verwenden, um diffuse Gehirnwellenfrequenzen nahe der äußeren Oberfläche des Gehirns zu trainieren, kann quellenlokale NF spezifische Gehirnregionen sogar noch tiefer im Kortex direkter ansprechen. Es kann auch auf mehrere Brodmann-Bereiche gleichzeitig abzielen und Feedback zur Konnektivität oder Kommunikation zwischen verschiedenen neuronalen Quellen (Kohärenz und Phasenbeziehungen) geben, wodurch die Möglichkeit besteht, spezifische neuronale Netze zu trainieren.

In Kombination bietet hochmodernes Neurofeedback Training zur Abweichung der neuronalen Aktivität in Richtung eines Normmittelwerts, der bei gesunden Probanden aufgezeichnet wurde, und zielt dabei speziell auf anatomische Regionen ab, die an den Symptomen beteiligt sind.

Veränderte neuronale Schaltkreise bei PTSD Aufgrund der Art der diagnostischen Kriterien handelt es sich bei PTSD um eine heterogene Erkrankung, deren Symptomniveau je nach Symptomcluster variiert. Eine zentrale Beobachtung sind jedoch Veränderungen in der Hypererregung sowie der selbstreferenziellen Verarbeitung, die sich auf für einen selbst relevante Informationen bezieht und einen wesentlichen Bestandteil der kognitiven Verarbeitung darstellt. Darüber hinaus können PTSD-Patienten über Veränderungen in der somatischen Selbstreferenz und Selbstwahrnehmung berichten.

In den letzten Jahren hat die neurowissenschaftliche Forschung gezeigt, dass viele psychiatrische Störungen als Störungen innerhalb oder in der Beziehung zwischen drei grundlegenden großen Gehirnnetzwerken verstanden werden können. Das Default Mode Network (DMN), das Salience Network (SN) und die Central Executive Networks (CEN) befassen sich mit selbstreferenzieller Verarbeitung, mit externer, aufgabenbezogener Verarbeitung bzw. mit exekutiven Funktionen. Änderungen in der Funktionsweise oder Konnektivität innerhalb eines Netzwerks breiten sich auf die beiden verbleibenden aus.

Symptome einer gestörten selbstreferenziellen Verarbeitung bei PTSD wurden mit Veränderungen in der DMN-Konnektivität in Verbindung gebracht. Veränderungen im DMN können außerdem mit einer Zunahme der SN-Aktivität einhergehen, was zu Hypererregung/erhöhter Bedrohungswahrnehmung und einer Abnahme der CEN-Aktivität führt. Kürzlich wurde gezeigt, dass die PTBS-Symptome durch das Ausmaß der DMN-Störung vorhergesagt werden. Veränderungen in der DMN-Aktivität und -Konnektivität sind daher starke Kandidaten für neuronale Korrelate mit veränderter selbstreferenzieller Verarbeitung bei PTSD und den damit verbundenen Symptomen. Basierend auf diesem Wissen wurde eine Wiederherstellung der normalen Aktivität im DMN durch Neurofeedback als sinnvolle Ergänzung zu aktuellen Behandlungen vorgeschlagen.

Veränderungen in der DMN-Aktivität wurden auch bei akuten und chronischen Schmerzzuständen festgestellt, was möglicherweise auf zugrunde liegende Veränderungen der Aufmerksamkeitsprozesse zurückzuführen ist, die mit dem Vorhandensein von Schmerzen selbst verbunden sind, da berichtet wurde, dass Patienten mit chronischen Schmerzen auch erhebliche Aufmerksamkeits- und geistige Flexibilitätsdefizite aufweisen. Tatsächlich haben mehrere Studien über signifikante Veränderungen der DMN-Funktion bei vielen chronischen Schmerzzuständen berichtet. Es wurde vermutet, dass die Stärke der funktionellen Verbindungen zwischen Gehirnregionen innerhalb des DMN bei Patienten mit chronischen Schmerzen mit dem Grübeln über Schmerzen zusammenhängt, was ein Maß für die kontinuierliche Fokussierung einer Person auf Schmerzen und ihre möglichen negativen Folgen ist.