EEG Theta-Beta Ratio Neurofeedback-entrenamiento (TBR-NFT)

Antecedentes Las medidas de EEG en estado de reposo pueden producir índices espectrales útiles de potencia en diferentes bandas de frecuencia. Un hallazgo sólido en el trastorno por déficit de atención/hiperactividad (TDAH) ha sido el aumento de la potencia de la banda theta (típicamente 4-7 Hz) en relación con la potencia de la banda beta (13-30 Hz), expresada de otro modo como la "relación theta beta" (TBR; Barry , Clark y Johnstone, 2003). TBR posiblemente refleja interacciones entre áreas corticales prefrontales y subcorticales en el cerebro (Schutter & Knyazev, 2012). Un estudio reciente del laboratorio de la Universidad de Leiden mostró que el aumento de TBR estaba relacionado con un menor control atencional autoinformado y se correlacionó con una disminución más fuerte en el control atencional después de la inducción del estrés (Putman et al., 2014), que son elementos centrales de la ansiedad de rendimiento cognitivo. (CPA); un fenómeno definido como cuando los miedos comprometen la capacidad de un individuo para ejecutar una tarea. Dado que la relación theta/beta podría servir como marcador del control atencional mediado por PFC y la vulnerabilidad a los efectos de la CPA, el objetivo final de nuestro programa de investigación es probar si la reducción de la relación theta/beta podría ser eficaz para reducir los síntomas de la CPA. El entrenamiento con neurofeedback es un método para inducir cambios en las bandas de potencia de frecuencia del EEG. La retroalimentación en línea sobre el espectro de EEG de las personas mientras se solicita aumentar o disminuir la potencia en ciertas bandas de frecuencia puede conducir eventualmente a la capacidad de hacer esto (Vernon, 2005). La aplicación de un entrenamiento TBR Neurofeedback con el objetivo de reducir TBR podría ser eficaz para reducir la disfunción atencional como en pacientes con TDAH (Lofthouse et al., 2012) y posiblemente podría aumentar la resiliencia a los efectos nocivos del estrés sobre la cognición (Putman et al., 2014). ). En última instancia, a los investigadores les gustaría estudiar los efectos de este entrenamiento en personas con vulnerabilidad elevada para CPA; tener un TBR más alto que el promedio. El objetivo principal del estudio actual es solo ver si es posible cambiar la firma EEG TBR en esta población por medio de nuestro protocolo NFT. Además, nos gustaría explorar los efectos sobre los mecanismos prefrontales que regulan la atención a los distractores que interfieren mediante la administración de una tarea de interferencia de cadenas de letras (Bishop, 2009) en momentos fijos durante el entrenamiento. Los datos relacionados con esta medida cognitiva solo se utilizarán para informar el diseño de estudios futuros y cualquier hallazgo se mencionará en las publicaciones explícitamente como exploratorio (si es que lo hace) y no proporcionará evidencia para aceptar o rechazar ninguna hipótesis sobre los efectos de nuestro protocolo NFT en rendimiento cognitivo. Nuestro diseño será diferente del ampliamente utilizado diseño de ensayos controlados aleatorios (ECA). En general, se considera que los diseños de ECA son superiores a otros métodos para estimar el efecto real de una intervención. Sin embargo, otros diseños, como los estudios de casos o los estudios de grupos de comparación bien emparejados, pueden proporcionar información que es igualmente valiosa en los estudios de intervención clínica en el caso de que la intervención proporcione pruebas convincentes de su efecto. El estudio actual servirá como una primera prueba de si podemos reducir la TBR usando un entrenamiento de Neurofeedback para el cual un diseño RCT podría costar innecesariamente una cantidad considerable de tiempo y esfuerzo. Proponemos una alternativa al diseño RCT, a saber, utilizar grupos más pequeños de participantes que comiencen con mediciones de estado de reposo de EEG como línea de base y cambien al entrenamiento real de Neurofeedback en diferentes puntos en el tiempo; llamado 'diseño de línea de base múltiple de serie de casos'. Las ventajas prácticas del diseño de línea de base múltiple son que el diseño requiere menos participantes y que los participantes actúan como sus propios controles. La inspección visual y las estadísticas de casos únicos se utilizarán para determinar la eficacia de este entrenamiento de Neurofeedback mediante la observación de las diferencias de TBR por grupo a lo largo del tiempo (consulte la sección 'Plan de análisis estadístico').

Objetivos, pregunta de investigación e hipótesis Los objetivos principales de este estudio serán evaluar los efectos de un entrenamiento de Neurofeedback en la reducción de la relación theta/beta del EEG en individuos que tienen una TBR basal elevada. Además, con un segundo grado de importancia, los investigadores probarán si una reducción en TBR aumenta el rendimiento cognitivo en una tarea de conflicto de respuesta.

Las preguntas de investigación serán; ¿Puede un entrenamiento de TBR Neurofeedback en personas sanas (sin TDAH) con TBR elevado reducir TBR y (muy secundario) el entrenamiento quizás aumente el rendimiento cognitivo en una tarea de conflicto de respuesta? Si es así, podríamos continuar con más estudios para evaluar los efectos de NFT en el rendimiento cognitivo en CPA en personas sanas. Se espera que TBR se reduzca después del inicio del entrenamiento. Además, se espera que el rendimiento en la tarea de interferencia mejore después de que los participantes hayan comenzado con el entrenamiento TBR Neurofeedback.

Diseño Los investigadores utilizarán un diseño de línea de base múltiple de serie de casos simple ciego con una línea de base que varía antes del inicio del entrenamiento. Al aleatorizar a 12 participantes en tres condiciones de diferentes puntos de inicio del entrenamiento en el tiempo, los investigadores usarán una variación en la línea de base que ofrece la posibilidad de diferenciar entre los efectos temporales del entrenamiento con Neurofeedback. Todos los participantes comenzarán con una fase inicial de tres sesiones que incluirá una sesión con cuestionarios, entrenamiento de tareas de interferencia (para alcanzar rápidamente un techo de efecto de aprendizaje para poder observar mejor el cambio de rendimiento adicional después de la intervención) y una medición de EEG en estado de reposo. seguido de otras dos sesiones de mediciones de EEG en estado de reposo y la tarea de interferencia. Los participantes del grupo A luego continuarán con 14 sesiones de entrenamiento TBR Neurofeedback. El grupo B recibirá seis mediciones de EEG de referencia adicionales antes de continuar con ocho sesiones de TBR Neurofeedback. El grupo C, por otro lado, solo recibirá 14 sesiones de entrenamiento con placebo después de la breve fase inicial. Antes de cada entrenamiento con TBR Neurofeedback o entrenamiento con placebo, se realizará una medición inicial de EEG en estado de reposo de cuatro minutos.

El número mínimo de sesiones de entrenamiento reales (ocho) es necesario para que sea posible observar el inicio de un efecto del entrenamiento de Neurofeedback, basado en estudios previos que utilizan un entrenamiento de Neurofeedback TBR (p. Studer et al., 2014; Doppelmayr y Weber, 2011; Leins et al., 2007; Gevensleben et al., 2009). Además, es importante un mayor número de sesiones de entrenamiento para garantizar que aún se pueda observar un posible efecto retardado del entrenamiento de Neurofeedback.

Procedimiento Antes de la primera sesión de laboratorio, los participantes serán estratificados y asignados aleatoriamente a uno de los tres grupos. Todos los participantes visitarán el laboratorio 17 veces. Durante la primera visita, los participantes completarán un consentimiento informado, información demográfica y cuestionarios. Continuarán con un entrenamiento para la tarea de interferencia de cadenas de letras para evitar efectos de aprendizaje. Al final de la primera visita, se medirá el estado de reposo del EEG. Durante la segunda y tercera visita, los participantes solo recibirán una medición de EEG en estado de reposo y realizarán la tarea de interferencia de cadenas de letras. En las sesiones posteriores a estas mediciones de referencia, los participantes recibirán una medición del estado de reposo con los ojos abiertos de EEG de 4 minutos, después del entrenamiento TBR Neurofeedback o un entrenamiento con placebo, según el grupo de participantes. Después del entrenamiento de Neurofeedback, la medición del estado de reposo o el entrenamiento con placebo, los participantes siempre realizarán la tarea de interferencia de cadenas de letras. Las sesiones serán (casi) diarias y durarán aproximadamente entre 50-60 minutos; a excepción de los primeros cuestionarios/sesión de entrenamiento de interferencia que durará 90 minutos. Por lo tanto, el experimento completo tomará de 17 a 19 horas por participante en 4 a 6 semanas.

Materiales y cuestionarios de formación Los participantes completarán información demográfica y rellenarán la versión rasgo y estado del Inventario de Ansiedad Estado-Rasgo (STAI-t, STAI-s; Spielberger, 1983; Van der Ploeg et al., 1981) adaptado solo a informe sobre la última semana antes de la primera sesión, y la versión rasgo y estado de la Escala de Control Atencional (ACS; Derryberry & Reed, 2002). El STAI-t evalúa el rasgo de ansiedad (rango 20-80), el STAI-s evalúa el estado actual de ansiedad del participante y el ACS evalúa la inhibición atencional, el cambio atencional y la capacidad de generar nuevos pensamientos de manera flexible (rango 20-80). La consistencia interna de estos cuestionarios es generalmente buena. STAI-t, ACS-t y un cuestionario demográfico solo se medirán durante la primera sesión y durante la última sesión (después del entrenamiento). Los STAI-s y ACS-s se evaluarán en cada sesión antes de la medición del EEG o del entrenamiento.

Tarea de interferencia de cadena de letras

La tarea de interferencia de cadenas de letras será como en Bishop (2009) con la única diferencia de que en este estudio se omitirán los ensayos neutrales ya que no tienen valor informativo sobre la interferencia cognitiva.

Entrenamiento de la relación theta/beta con Neurofeedback. La señal de TBR Neurofeedback se dará por medio de un amplificador y sistema de grabación NeXus-4 (Mindmedia, Países Bajos). Se aplicará un electrodo desechable Ag/AgCl en el cuero cabelludo del participante entre las ubicaciones Cz y FCz. Para una medición de EEG precisa y de alta calidad, se agregarán 16 electrodos adicionales en el capuchón (BioSemi, Países Bajos) en las ubicaciones F3, Fz, F4, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4, T7, TP7, T8 , TP8, O1, Oz y O2) durante cada sesión. Cada sesión consistirá en una medición del estado de reposo de cuatro minutos, seguida de una medición de 25 minutos/entrenamiento de neurorretroalimentación o entrenamiento con placebo. Los umbrales se establecerán un 20% por encima (beta) o por debajo (theta) de la amplitud del participante, calculados y ajustados automáticamente cada 15 segundos. Durante el entrenamiento, la actividad theta y beta se visualizará en gráficos de barras separados en la pantalla y se indicará a los participantes que "traten de bajar la actividad theta y subir la actividad beta por debajo o por encima del umbral". No se darán instrucciones sobre cómo influir en su actividad. Cuando la potencia theta del EEG cae por debajo del umbral y la potencia beta por encima de su umbral simultáneamente, el participante será recompensado con la continuación de un video. Si no logran llegar a este punto, el video se pausará.

El entrenamiento placebo será una sesión de Neurofeedback previamente grabada de un participante del grupo A (recibiendo 14 sesiones reales de Neurofeedback). Antes de que comiencen los participantes del grupo C (entrenamientos de placebo), se les emparejará con un participante del grupo A y recibirán exactamente los mismos comentarios (pregrabados) por sesión de su participante emparejado. De esta manera, a los participantes en el entrenamiento con placebo se les hace pensar que el video y la retroalimentación del EEG son suyos, sin embargo, en realidad no pueden influir en la continuación del video.

Análisis de datos Para interpretar los resultados, se utilizará principalmente la inspección visual para determinar la eficacia del entrenamiento TBR Neurofeedback. Si la TBR en el grupo A se reduce después de la introducción del entrenamiento de Neurofeedback real en comparación con ningún cambio en el grupo C, el experimento proporciona evidencia convincente de la efectividad del entrenamiento de Neurofeedback. El efecto será aún más fuerte si vemos una reducción similar después del inicio del entrenamiento de Neurofeedback en el grupo A y B (como después de un número igual de sesiones reales de NFT que en el grupo A, independientemente de la mayor duración de la línea de base). Se supone que estos cambios después del inicio en el grupo A y el grupo B están ausentes en el grupo C, donde no esperamos cambios en absoluto. El efecto esperado en el grupo B también se puede considerar como una réplica directa del efecto en el grupo A. Los cambios esperados idealizados en TBR se representan en la Figura 3 (cada línea individual representa los cambios en TBR por grupo). Estas inspecciones visuales sirven como prueba de las medidas de resultado primarias.

Además de la prueba primaria por inspección visual, secundaria, realizaremos pruebas estadísticas entre el TBR promedio del grupo A y B juntos en un número igual de sesiones después del inicio del entrenamiento en comparación con el grupo C en el mismo número de sesiones que el grupo A ( es decir. sesión 10 para el grupo A promediada con la sesión 14 para el grupo B en comparación con la sesión 10 para el grupo C). Además, calcularemos ocho puntajes de contraste separados de TBR promedio dentro del grupo A de la sesión 1 menos la sesión 17; sesión 2 menos sesión 16; sesión 3 menos sesión 15 etc. Se hará lo mismo para el grupo B y C, seguido de una comparación estadística de los puntajes de contraste del grupo A y B (tomados juntos como un solo grupo) con los puntajes de contraste del grupo C.

Terciario, solo en el caso de que en el grupo A parezca haber evidencia de cambio en TBR aproximadamente en la misma sesión en el tiempo según la inspección visual, probaremos una réplica directa de este efecto en el grupo B utilizando un método de prueba de permutación similar. como Ter Kuile et al., (2009, ver también Bulté y Onghena, 2008) El punto de tiempo aproximado del cambio de TBR en el grupo A podría servir para designar los datos de TBR por sesión como antes o después de la intervención.