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

Tausta Lepotilan EEG-mittaukset voivat tuottaa hyödyllisiä tehon spektrisiä indeksejä eri taajuuskaistoilla. Yksi vahva löydös tarkkaavaisuus-/hyperaktiivisuushäiriössä (ADHD) on lisääntynyt theta-kaistan teho (tyypillisesti 4-7 Hz) suhteessa beetakaistan tehoon (13-30 Hz), joka muuten ilmaistaan ​​"theta beetasuhteena" (TBR; Barry). , Clark & ​​Johnstone, 2003). TBR heijastaa mahdollisesti aivokuoren aivokuoren ja prefrontaalisen aivokuoren alueiden välisiä vuorovaikutuksia (Schutter & Knyazev, 2012). Tuore tutkimus Leidenin yliopiston laboratoriosta osoitti, että lisääntynyt TBR liittyi vähemmän itse ilmoittamaan huomionhallintaan ja korreloi huomionhallinnan voimakkaampaan heikkenemiseen stressiinduktion jälkeen (Putman et al., 2014), jotka ovat kognitiivisen suoritusahdistuksen ydintekijöitä. (CPA); Ilmiö määritellään silloin, kun pelot vaarantavat yksilön kyvyn suorittaa tehtävä. Koska theta/beta-suhde saattaa toimia merkkinä PFC-välitteisestä huomionhallinnasta ja haavoittuvuudesta CPA:n vaikutuksille, tutkimusohjelmamme lopullisena tavoitteena on testata, voisiko theta/beta-suhteen pienentäminen vähentää tehokkaasti CPA:n oireita. Neurofeedback-harjoittelu on menetelmä saada aikaan muutoksia EEG-taajuuskaistoissa. Online-palaute ihmisten EEG-spektristä samalla kun pyydetään lisäämään tai vähentämään tehoa tietyillä taajuuskaistoilla, voi lopulta johtaa kykyyn tehdä tämä (Vernon, 2005). TBR:n neurofeedback-koulutuksen soveltaminen TBR:n vähentämiseen saattaa olla tehokas vähentämään tarkkaavaisuushäiriöitä kuten ADHD-potilailla (Lofthouse et al., 2012) ja mahdollisesti lisätä kestävyyttä stressin haitallisille vaikutuksille kognitioon (Putman et al., 2014). ). Tutkijat haluaisivat viime kädessä tutkia tämän koulutuksen vaikutuksia henkilöihin, joilla on kohonnut CPA-alttius; joilla on keskimääräistä korkeampi TBR. Tämän tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on vain nähdä, onko mahdollista muuttaa EEG TBR -allekirjoitusta tässä populaatiossa NFT-protokollamme avulla. Lisäksi haluaisimme tutkia vaikutuksia prefrontaalisiin mekanismeihin, jotka säätelevät huomiota häiritseviin häiriötekijöihin antamalla kirjainjonohäiriötehtävä (Bishop, 2009) koulutuksen kiinteinä hetkinä. Tätä kognitiivista mittaa koskevia tietoja käytetään vain tulevien tutkimusten suunnittelussa, ja kaikki löydökset mainitaan julkaisuissa nimenomaisesti tutkivina (jos ollenkaan) eivätkä ne tarjoa todisteita, joiden perusteella voitaisiin hyväksyä tai hylätä hypoteeseja NFT-protokollamme vaikutuksista kognitiivinen suorituskyky. Suunnittelumme eroaa laajalti käytetystä satunnaistettujen kontrolloitujen tutkimusten suunnittelusta (RCT). RCT-suunnitelmien katsotaan yleensä olevan parempia kuin muut menetelmät interventioiden todellisen vaikutuksen arvioinnissa. Muut mallit, kuten tapaustutkimukset tai hyvin yhteensopivat vertailuryhmätutkimukset, voivat kuitenkin tarjota tietoa, joka on yhtä arvokasta kliinisissä interventiotutkimuksissa, jos interventio tarjoaa vakuuttavaa näyttöä sen vaikutuksesta. Tämä tutkimus toimii ensimmäisenä kokeiluna, voimmeko vähentää TBR:ää neurofeedback-koulutuksella, johon RCT-suunnittelu voi tarpeettomasti maksaa huomattavasti aikaa ja vaivaa. Ehdotamme vaihtoehtoa RCT-suunnittelulle, nimittäin pienempien osallistujaryhmien käyttämistä, jotka aloittavat EEG-lepotilamittauksista lähtötilanteena ja siirtyvät todelliseen neurofeedback-koulutukseen eri ajankohtina; niin sanottu "tapaussarjan usean perusmallin suunnittelu". Usean peruslinjan suunnittelun käytännön etuja ovat, että suunnittelu vaatii vähemmän osallistujia ja osallistujat toimivat omina ohjaimina. Tämän neurofeedback-koulutuksen tehokkuuden määrittämiseen käytetään visuaalista tarkastusta ja yksittäistapauksia koskevia tilastoja tarkkailemalla TBR:n eroja ryhmäkohtaisesti ajan kuluessa (katso osio 'Tilastollinen analyysisuunnitelma').

Tavoitteet, tutkimuskysymys ja hypoteesi Tämän tutkimuksen päätavoitteena on arvioida neurofeedback-harjoittelun vaikutuksia EEG-theta/beeta-suhteen alentamiseen potilailla, joilla on kohonnut lähtötilanteen TBR. Lisäksi, aivan toisella tärkeysasteella, tutkijat testaavat, lisääkö TBR:n väheneminen kognitiivista suorituskykyä vasteen konfliktitehtävässä.

Tutkimuskysymykset ovat; voiko TBR Neurofeedback -koulutus terveillä (ei-ADHD) ihmisillä, joilla on kohonnut TBR, vähentää TBR:ää ja (erittäin toissijainen) voiko koulutus ehkä lisätä kognitiivista suorituskykyä vasteen konfliktitehtävässä? Jos näin on, voimme jatkaa lisätutkimuksia arvioidaksemme NFT:n vaikutuksia terveiden ihmisten kognitiiviseen suorituskykyyn CPA:ssa. TBR:n odotetaan vähenevän harjoittelun alkamisen jälkeen. Lisäksi häiriötehtävän suorituskyvyn odotetaan paranevan, kun osallistujat ovat aloittaneet TBR Neurofeedback -koulutuksen.

Suunnittelu Tutkijat käyttävät yhden sokean tapauksen sarjan usean perusviivan mallia, jonka perusviiva vaihtelee ennen harjoittelun alkamista. Satunnaisoimalla 12 osallistujaa kolmeen eri koulutuksen alkamisajankohtaan, tutkijat käyttävät lähtötilanteen vaihtelua, joka tarjoaa mahdollisuuden erottaa neurofeedback-koulutuksen aikavaikutukset. Kaikki osallistujat aloittavat kolmen istunnon perusvaiheella, joka sisältää istunnon kyselylomakkeineen, häiriötehtäväharjoittelun (oppimisvaikutusten enimmäismäärän saavuttamiseksi nopeasti, jotta voidaan paremmin havaita ylimääräisiä suorituskyvyn muutoksia toimenpiteen jälkeen) ja lepotilan EEG-mittaus. sen jälkeen kaksi muuta lepotilan EEG-mittausta ja häiriötehtävä. Ryhmän A osallistujat jatkavat sitten 14 TBR Neurofeedback -koulutuksella. Ryhmä B saa kuusi ylimääräistä perusviivan EEG-mittausta ennen kuin ne jatkavat kahdeksalla TBR Neurofeedback -istunnolla. Ryhmä C sen sijaan saa vain 14 lumelääkettä lyhyen perusvaiheen jälkeen. Ennen jokaista TBR-neurofeedbacktraining- tai lumelääkeharjoitusta tehdään neljän minuutin EEG-lepotilan perusmittaus.

Vähimmäismäärä todellisia harjoituksia (kahdeksan) tarvitaan, jotta Neurofeedback-koulutuksen vaikutuksen alkaminen voidaan havaita perustuen aikaisempiin TBR Neurofeedback -koulutusta käyttäviin tutkimuksiin (esim. Studer et ai., 2014; Doppelmayr & Weber, 2011; Leins et ai., 2007; Gevensleben et ai., 2009). Myös suurempi määrä harjoituksia on tärkeää, jotta voidaan varmistaa, että Neurofeedback-koulutuksen mahdollinen viivästynyt vaikutus voidaan edelleen havaita.

Menettely Ennen ensimmäistä laboratorioistuntoa osallistujat jaetaan satunnaisesti yhteen kolmesta ryhmästä. Kaikki osallistujat vierailevat laboratoriossa 17 kertaa. Ensimmäisen vierailun aikana osallistujat täyttävät tietoisen suostumuksen, väestötiedot ja kyselylomakkeet. He jatkavat koulutusta kirjainjonohäiriötehtävää varten oppimisvaikutusten välttämiseksi. Ensimmäisen käynnin lopussa mitataan EEG-lepotila. Toisella ja kolmannella vierailulla osallistujat saavat vain lepotilan EEG-mittauksen ja suorittavat kirjainjonohäiriötehtävän. Näiden perusmittausten jälkeisissä istunnoissa osallistujat saavat 4 minuutin EEG-lepotilamittauksen silmät auki joko TBR Neurofeedback -koulutuksen tai lumelääkekoulutuksen jälkeen osallistujaryhmästä riippuen. Neurofeedback-koulutuksen, lepotilan mittauksen tai lumelääkeharjoittelun jälkeen osallistujat suorittavat aina kirjainjonohäiriötehtävän. Istunnot ovat (melkein) päivittäin ja kestävät noin 50-60 minuuttia; lukuun ottamatta ensimmäistä kyselylomaketta/häiriökoulutusta, joka kestää 90 minuuttia. Koko kokeilu kestää siis 17-19 tuntia osallistujaa kohden 4-6 viikossa.

Materiaalit ja koulutus Kyselylomakkeet Osallistujat täyttävät demografiset tiedot ja täyttävät piirre- ja tilaversion State-Trait Anxiety Inventorysta (STAI-t, STAI-s; Spielberger, 1983; Van der Ploeg et al., 1981), joka on mukautettu vain raportti kuluneesta viikosta ennen ensimmäistä istuntoa sekä Attentional Control Scalen ominaisuus- ja tilaversio (ACS; Derryberry & Reed, 2002). STAI-t arvioi piirteen ahdistuneisuutta (alue 20-80), STAI-s arvioi osallistujan nykyisen ahdistuneisuuden tilan ja ACS arvioi huomiokyvyn estymistä, huomion siirtymistä ja kykyä luoda joustavasti uusia ajatuksia (alue 20-80). Näiden kyselylomakkeiden sisäinen johdonmukaisuus on yleensä hyvä. STAI-t, ACS-t ja demografinen kysely mitataan vain ensimmäisen harjoituksen aikana ja viimeisen harjoituksen aikana (koulutuksen jälkeen). STAI- ja ACS-arvot arvioidaan jokaisella harjoituskerralla ennen EEG-mittausta tai harjoittelua.

Kirjainmerkkijonojen häiriötehtävä

Letter String -häiriötehtävä on kuten Bishopissa (2009) sillä ainoalla erolla, että tässä tutkimuksessa neutraalit kokeet jätetään pois, koska niillä ei ole informatiivista arvoa kognitiivisen häiriön suhteen.

Neurofeedback theta/beta -suhdekoulutus. TBR Neurofeedback -signaali annetaan NeXus-4-vahvistimen ja tallennusjärjestelmän (Mindmedia, Alankomaat) avulla. Yksi kertakäyttöinen Ag/AgCl-elektrodi asetetaan osallistujan päänahkaan kohtien Cz ja FCz väliin. Laadukasta ja tarkkaa EEG-mittausta varten 16 ylimääräistä in-cap-elektrodia (BioSemi, Alankomaat) lisätään paikkoihin F3, Fz, F4, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4, T7, TP7, T8. , TP8, O1, Oz ja O2) jokaisen istunnon aikana. Jokainen istunto koostuu neljän minuutin lepotilan mittauksesta, jota seuraa 25 minuutin mittaus/neurofeedback-harjoittelu tai lumelääkeharjoittelu. Kynnysarvot asetetaan 20 % osallistujan amplitudin yläpuolelle (beta) tai alle (theta), lasketaan ja säädetään automaattisesti 15 sekunnin välein. Harjoittelun aikana theta- ja beta-aktiviteetit visualisoidaan erillisinä pylväskaavioina näytöllä ja osallistujia neuvotaan "yrittämään siirtyä alaspäin theta-aktiviteettia ja nostaa beta-aktiviteettia kynnyksen ala- tai yläpuolelle". Ohjeita heidän toimintaansa vaikuttamisesta ei anneta. Kun EEG-theta-teho laskee kynnyksen alapuolelle ja beetateho ylittää samanaikaisesti kynnysarvon, osallistuja palkitaan videon jatkamisella. Jos he eivät pääse tähän pisteeseen, video keskeytetään.

Lumeharjoittelu on aiemmin tallennettu neurofeedback-istunto ryhmän A osallistujalta (saa 14 todellista neurofeedback-istuntoa). Ennen kuin C-ryhmän osallistujat (plasebokoulutukset) alkavat, heidät yhdistetään ryhmän A osallistujaan, ja he saavat täsmälleen saman (ennakolta tallennetun) palautteen vastaavan osallistujan istuntoa kohti. Näin plasebokoulutukseen osallistujat saavat sitten ajattelemaan, että video- ja EEG-palaute on heidän omiaan, mutta he eivät itse asiassa pysty vaikuttamaan videon jatkumiseen.

Tietojen analysointi Tulosten tulkitsemiseksi silmämääräistä tarkastusta käytetään ensisijaisesti TBR Neurofeedback -koulutuksen tehokkuuden määrittämiseen. Jos TBR ryhmässä A pienenee todellisen neurofeedback-koulutuksen käyttöönoton jälkeen verrattuna siihen, ettei ryhmän C muutoksia ole tapahtunut, kokeilu tarjoaa vakuuttavaa näyttöä Neurofeedback-koulutuksen tehokkuudesta. Vaikutus on vieläkin vahvempi, jos näemme vastaavan vähennyksen Neurofeedback-harjoittelun alkamisen jälkeen ryhmissä A ja B (kuten saman määrän todellisten NFT-istuntojen jälkeen kuin ryhmässä A, riippumatta lähtötilanteen pidemmästä kestosta). Näiden muutosten syntymisen jälkeen ryhmässä A ja ryhmässä B oletetaan olevan poissa ryhmästä C, jossa emme odota muutoksia ollenkaan. Odotettua vaikutusta ryhmässä B voidaan pitää myös ryhmän A vaikutuksen suorana replikoitumisena. Ideaaliset odotetut muutokset TBR:ssä on kuvattu kuvassa 3 (jokainen yksittäinen rivi edustaa muutoksia TBR:ssä ryhmää kohti). Nämä silmämääräiset tarkastukset toimivat ensisijaisten tulosmittausten testaamisena.

Ensisijaisen silmämääräisen tarkastuksen, toissijaisen testin lisäksi teemme tilastollisia testejä ryhmän A ja B keskimääräisen TBR:n välillä yhdessä samalle määrälle harjoituksia harjoituksen alkamisen jälkeen verrattuna ryhmään C samalla määrällä harjoituksia kuin ryhmä A ( eli istunnon 10 keskiarvo ryhmässä A ja istunnon 14 keskiarvo ryhmässä B verrattuna istuntoon 10 ryhmässä C). Laskemme myös kahdeksan erillistä kontrastipistettä keskimääräisestä TBR:stä ryhmässä A istunnon 1 miinus istunnon 17; istunto 2 miinus istunto 16; istunto 3 miinus istunto 15 jne. Sama tehdään ryhmille B ja C, mitä seuraa ryhmien A ja B kontrastipisteiden tilastollinen vertailu (yhdessä ryhmänä) ryhmän C kontrastipisteiden kanssa.

Kolmanneksi, vain siinä tapauksessa, että ryhmässä A näyttää olevan näyttöä TBR:n muutoksesta suunnilleen samassa istunnossa kuin silmämääräisessä tarkastuksessa, testaamme tämän vaikutuksen suoraa replikaatiota ryhmässä B käyttämällä samanlaista permutaatiotestausmenetelmää. Kuten Ter Kuile et ai., (2009, katso myös Bulté ja Onghena, 2008) TBR:n muutoksen likimääräinen ajankohta ryhmässä A saattaa toimia istuntokohtaisten TBR-tietojen määrittämisessä joko interventiota edeltäväksi tai jälkeiseksi.