Oletustilan verkon antikorrelaation elektroenkefalografisten ennustajien tutkiminen terveillä aikuisilla

Neuropsykiatriset tilat ymmärretään yhä enemmän luontaisten, toiminnallisten vuorovaikutusten häiriöiksi laajalle levinneissä, hajautetuissa aivoverkostoissa ja niiden välillä. FMRI-tiedonkeruun ja laskennallisen analyysin viimeaikaiset edistysaskeleet huomioon ottaen on nyt mahdollista luotettavasti kartoittaa yksilöiden aivojen verkostojen toiminnallinen neuroanatomia, mikä tarjoaa potentiaalisen keinon yksilöllisten neuroterapeuttisten kohteiden tunnistamiseen. Kuitenkin kultaiset hoidot (esim. farmakoterapia) nykyisessä psykiatrisessa käytännössä ei alun perin suunniteltu kohdistamaan tiettyjä aivojen verkkovuorovaikutuksia, ja niistä puuttui protokollia, jotka hyödyntävät tällaista yksilötason tietoa. Reaaliaikainen neurofeedback – jossa potilaat tarkkailevat ja oppivat säätelemään tiettyjä oman aivotoimintansa näkökohtia – on ehdokas tapa räätälöidä henkilökohtaisesti aivoverkostojen sisällä ja niiden välillä tapahtuvan epäterveellisen viestinnän normalisointia. Kuitenkin neuropsykiatrisissa sairauksissa epänormaalisti toimivien tärkeimpien aivoverkkojen kohdistamiseksi neurofeedback perustuu fMRI:hen, joka on kallis toimenpide, johon liittyy monimutkainen asennus ja potilastaakka. Tämän projektin tavoitteena on kehittää fMRI-verkkodynamiikan elektroenkefalografia (EEG) "sormenjälki" siten, että pelkkään EEG:hen (päänahkaan sijoitetut elektrodit) perustuvaa neurofeedback-järjestelmää voidaan käyttää aivojen verkostojen sisällä ja niiden välillä tapahtuvien vuorovaikutusten kohdistamiseen tarkasti. Koska EEG-laitteet voivat olla kannettavia ja tarjoavat suhteellisen yksinkertaisen asennuksen joustavissa olosuhteissa, tämä tutkimus voisi mahdollistaa skaalautuvan verkkopohjaisen neurofeedback-koulutuksen, jota potilaat voivat käyttää säännöllisesti. Tämän tutkimuksen tavoitteena 1 on tunnistaa optimaalinen malli EEG-ominaisuuksista, jotka ennustavat fMRI-pohjaisen oletusmuotoverkon (DMN) "antagonismia" yksilöiden sisällä. Tutkijat keskittyvät tähän DMN-antagonismiin, koska se on tärkeä piirre, joka on merkityksellinen kognitiivisen toimintahäiriön kannalta psykiatrisissa sairauksissa transdiagnostisella tasolla. Tutkijat keräävät korkealaatuisia, samanaikaisia ​​EEG-fMRI-tietoja 24 terveeltä aikuiselta (>100 minuuttia näytteenottoa osallistujaa kohti), mukaan lukien kolme ehtoa: (1) lepotila, (2) jatkuva tehtävän suorittaminen ja (3) jatkuva fMRI. -pohjainen neurofeedback DMN-antagonismitiloista. Tutkijat soveltavat koneoppimiseen perustuvia menetelmiä tunnistaakseen optimaalisen kartoituksen EEG-signaalikomponenttien ja fMRI-pohjaisen DMN-antagonismin välillä. Lisäksi tutkijat määrittävät, kuinka paljon yksittäisen tason EEG-fMRI-näytteitä tarvitaan DMN-antagonismin ennustamiseksi EEG:stä. Tutkimuksen tavoitteena 2 on testata, ennustavatko DMN-antagonismin EEG-markkerit kognitiivisten tehtävien suorituskyvyn vaihteluita yksilöiden sisällä. Sellaisenaan havainnot voisivat tarjota validointia DMN-antagonismiin kohdistuvan EEG-neurofeedback-järjestelmän käyttäytymisen merkityksestä. Jos työ onnistuu, voidaan kehittää helppokäyttöinen, laskennallinen psykiatrian työkalu, jota voidaan testata kliinisissä olosuhteissa, joissa DMN-antagonismi (ja siihen liittyvät kognitiiviset toiminnot) vaikuttaa, mukaan lukien tarkkaavaisuus-/hyperaktiivisuushäiriö, masennus ja skitsofrenia.