認知症の成人の記憶を改善する脳波バイオフィードバック (QMFFTD)

目的と意義

1. この研究の主な目的は何ですか? この研究の目的は、地域の脳血流 (CBF) とピークアルファ周波数 (PAF) を増加させるためのバイオフィードバックトレーニングの有効性を評価することです。前頭側頭型認知症（FTD）。 また、PAFニューロフィードバック中のEEG駆動の光刺激が、より高いPAF状態の学習と関連する臨床転帰に及ぼす影響も測定します。
2. 研究の第 2 の目標は何ですか? この研究では、さまざまな臨床的、神経心理学的、および生理学的変数が収集されます。 たとえば、完全な 19 チャネルの定量的 EEG (QEEG) 評価が摂取時に実行されます。 EEGパワーとコヒーレンス、およびこの障害の症状との関係は、鑑別診断のためのQEEGの有用性に関する文献に重要な貢献をする可能性があります.

この研究のもう 1 つの目標は、ニューロフィードバックがどのように機能するかの理解に貢献することです。 たとえば、PAF を制御する学習が、PAF に関連する内部の主観的状態の認識を伴うかどうかを判断するために測定を行います。 また、P300と呼ばれる脳波に対する報酬信号の効果は、ニューロフィードバックセッション中の大半の時間に報酬音を鳴らすことの重要性を示している可能性があります. 最後に、EEG バイオフィードバック中に血流が変化するかどうか、EEG が血流バイオフィードバックの影響を受けるかどうかを測定します。

ニューロフィードバックの作用メカニズムの理解に役立ついくつかの測定を提案します。

前頭側頭型認知症と脳過灌流 単一光子放出コンピュータ断層撮影法 (SPECT) の研究では、FTD 患者の前頭および側頭領域で脳血流が大幅に減少していることが示されています (Miller et al., 1997; Read et al., 1995)。 減少した CBF の解剖学的分布は、神経心理学的欠損のパターンに対応します (McMurtray et al., 2006)。

驚くべきことではないが、FTD 患者の磁気共鳴画像法 (MRI) とコンピューター断層撮影法 (CT) は、前頭葉と側頭葉の萎縮を示している (Mendez et al., 1996; Neary and Snowden, 1996)。 しかし、こぼれた等。 (2005) 神経変性と認知症は、大部分が脳血流の病状に続発するという仮説を立てました。 最適な認知機能を持つ高齢者の対照と比較すると、DSM-IV 認知症の患者は、脳梗塞の数に関して高齢者の対照と有意な差はありませんでした。 認知症患者は白質病変 (p=.028) と脳脊髄液 (CSF; p=.016) が有意に多かったが、脳血流の減少が最大の効果量を示した (p=.016)。

認知症における血流の中心的役割に関するもう 1 つの議論は、脳損傷 (MRI 信号の高強度領域) を伴うアルツハイマー病患者では、1 mL/分あたりの酸素抽出量が増加していることです。 つまり、需要ではなく血液の供給が問題のようです。 血流の減少が組織損傷の二次的なものである場合、酸素抽出は変化しないと予想される（Spilt et al., 2005; Yamaji et al., 1997）。

FTD 患者の陽電子放出断層撮影法 (PET) 画像では、前頭葉と前側頭葉のグルコース代謝の低下が明らかになったが、帯状回、島、鉤骨、および皮質下構造でも同様である (Jeong et al., 2005; Garraux et al., 1999)。 ; Ishi et al., 1998)。 グリマー等。 ( 2003 ) FTDと診断された10人の患者の長期研究を行いました。 最初の評価では、FTD 患者は前頭皮質領域、尾状核、および視床の代謝活動が対照と比較して低下していました。 1〜2年のフォローアップで、眼窩前頭皮質と皮質下構造で元の欠損の有意な進行が観察されました。

認知症と FTD を特に脳血流の減少に結びつける実質的な証拠があることを考えると、脳血流を増加させるように FTD 患者をトレーニングすることで、FTD の症状が緩和され、病気の進行が遅くなると仮定します。

最近の研究は、個人がバイオフィードバックを通じてCBFを増加させることを学ぶことができることを示唆しています. ユーら。 (2006) は、音楽を聴きながら聴皮質の fMRI 活動のフィードバックを与えられた参加者が、有意なボクセル数だけでなく、平均血中酸素化を有意に増加させることができたことを示しました。 別の研究 (deCharms et al., 2005) では、痛みの知覚に関与する領域である吻側前帯状回 (RACG) の fMRI 活動を変化させるよう参加者を訓練しました。 制御条件には、偽のフィードバックまたは別の脳領域からのフィードバックが含まれていました。 有害な熱刺激が加えられたとき、参加者はRACG活動を減少させるように訓練されたときに痛みの感覚を減少させ、RACG活動を増加させるように訓練されたときに痛みの感覚を増加させました. 研究の別のフェーズでは、8 人の慢性疼痛患者が、同じ領域で fMRI をダウントレーニングした後、痛みが減少したと報告しました。

fMRI は 1 セッションあたり 1000 ドル以上の費用がかかるため、この形式の治療はほとんどの患者の手の届かないところにあります。 しかし、大脳皮質の最も外側の 1.5 cm に CBF ニューロフィードバックを提供することは、酸素化ヘモゴブリンの赤色光と赤外光に対する屈折特性を利用する比較的安価なデバイスで可能です (Toomim et al., 2004)。 光源は、酸素化された血液による相対的な吸収を検出する赤外線センサーから 3 cm 離れたヘッドバンドで頭皮 (通常は額) に取り付けられます。 この手順は、ヘモエンセファログラフィーまたは HEG として知られています。 トゥーミム等。 (2004) は、10 回のセッションで、多様な精神病理学を持つ 28 人の患者の注意変数テスト (TOVA) の衝動性スコアが改善したことを示しました。 Carmen (2004) は、片頭痛患者 100 人に正面 HEG を提供し、少なくとも 6 回のセッションを完了した患者の 90% が片頭痛症状の有意な改善を報告したことを発見しました。 1 つのケーススタディで、Mize (2004) は、ADHD の子供が IVA で有意な改善を示し、その改善は 18 か月のフォローアップまで持続したと報告しました。

前頭側頭型認知症とピークアルファ頻度

健康な成人の PAF は平均 10 ～ 11 Hz です。 より高い PAF は、より高い記憶能力 (Klimesch、1997 年)、読解力 (Suldo、2000 年)、語彙、および応答制御 (Angelakis ら、2004a) と関連しています。 一連の認知課題の後、外傷性脳損傷患者の PAF は、正常な対照と比較して減少しましたが、課題中またはベースライン状態の対照と比較して、わずかにまたは有意に減少していませんでした。 したがって、Angelakis 等。 (2004b) は、PAF は特性であり、認知準備の状態マーカーでもあると主張しました。 Passant ら (2005)、Chan ら。 （2004）およびYennerら。 ( 1996 ) すべてがFTD患者のPAFの減少を観察しました。

より高いPAFに報いるEEGバイオフィードバックは、FTD患者の症状の改善につながると仮定しています。 EEG バイオフィードバックまたはニューロフィードバックでは、個人のリアルタイム EEG が視覚信号または聴覚信号として継続的に提示され、必要なバリエーションが報われます。 最近の二重盲検対照研究 (Angelakis et al., 2007) では、PAF の増加に報いるニューロフィードバックが、正常な高齢者の認知処理速度と実行機能を改善することが示されました。

治療法としてのニューロフィードバックの有効性は、注意欠陥多動性障害 (ADHD)、てんかん、不安症、依存性障害に対して実証されています。 統合失調症、うつ病、学習障害 (LD)、および外傷性脳損傷などの他の障害は、ニューロフィードバック療法の候補として調査中です (Monastra、2003 年)。

前頭側頭型認知症と脳波駆動型 AVS

EEG ニューロフィードバックと同様に、EEG 依存性聴覚および視覚刺激 (AVS) は、PAF を変更することによって認知機能を改善する見込みを示しています。 リズミカルな AVS が刺激の頻度に対応する EEG リズムを誘発できることは、かなりの研究によって実証されています (Frederick et al., 2004)。 Russell (1997) は、LD および ADHD の子供たちの連続的に変化する PAF を信号として使用して、PAF の 5% 上と 5% 下の AVS を 30 秒間隔で 20 分間のセッションで交互に生成する研究について報告しました。 この研究の理論的な目的はPAFの柔軟性を改善することでしたが（平均頻度を変えることではありません）、PAFを治療することで認知機能障害を効果的に治療できることが示されました. これらの子供たちは、16か月の追跡調査まで持続した認知および行動測定値の大幅な向上を示しました。

PAF強化ニューロフィードバック中の同時EEG駆動光刺激（目を閉じて、報酬が聴覚トーンとして提示される場合）は、PAF強化の学習率を高め、PAFニューロフィードバック単独と比較して治療効果を高めるという仮説を立てています。 リズミカルな光刺激は、より高い PAF を誘発するのを助けるだけでなく、脳全体に反復的な活性化波を誘発することによって CBF を増加させるという利点があります。 したがって、上記のパートIで説明したHEGトレーニングの効果も高める可能性があります.

ニューロフィードバックの作用機序を理解することで、有効性が改善されたより洗練された治療法につながる可能性があります。 ニューロフィードバックがどのように機能するかについての理解を深めるのに役立つ 3 つの測定値を提案します。

1. 脳波ニューロフィードバックの一般的な方法は、報酬信号を調整して、クライアントが報酬トーンをオンにしてほとんどの時間を費やすようにすることです。 これにより、モチベーションとコンプライアンスが向上すると考えられていますが、別の理由があるかもしれません。 報酬トーンがオフになると、行動の変化を必要とするまれなイベントになります。 この状況は、予想される刺激がないことが P300 波と呼ばれる EEG の正の偏向を引き起こすことを示した多くの研究のデザインに似ています。 P300 は方向反射、および背景の EEG リズムの位相リセットに関連付けられています。 報酬音の開始時よりも報酬音のオフセット時に大きな P300 が観察された場合、これは脳が進行中の EEG 活動を混乱させてリセットする電気信号で報酬の喪失に反応することを示唆しています。 これは、頻繁な報酬を提供するという従来の臨床的知恵に独立した生理学的サポートを提供します。
2. 一部の理論家は、ニューロフィードバックの有効性は、障害と相関する異常な生理機能 (PAF や CBF など) の正常化に依存すると主張しています (Duff、2004)。 他の研究者 (Othmer、Othmer および Kaiser、1999 年) は、ニューロフィードバックの有効性は、トレーニングによって誘発された変化した脳の状態に対する脳の適応反応に起因すると主張しています。 このモデルは、抗うつ薬の有効性を説明するモデルと似ており、数週間から数か月にわたる複数回のトレーニングの重要性を説明できます。 したがって、臨床的および神経心理学的テスト変数の変化がPAFおよびCBFの変化と関連しているかどうかを測定します（セッションごとの平均と分散）。 この研究から得られた生理学的変数と心理的変数の間の関係 (またはその欠如) は、ニューロフィードバックがどのように機能するかについてのフィールドの理解に貢献します。
3. EEG バイオフィードバックを支持して HEG トレーニングに対して提起された批判は、血流の変化は通常、神経活動によって生じる代謝要求の二次的なものであるということです。 したがって、HEG フィードバックが非特異的な EEG 活性化を訓練しているのか、それとも他のメカニズムが関与しているのかは不明です。 HEG トレーニング サイトに隣接する EEG を測定して、HEG の変化が EEG の活性化 (14 ～ 21 Hz の増強と 4 ～ 7 Hz の振幅の減少、または PAF の増加) と相関しているかどうかを判断することを提案します。 PAF トレーニング中に HEG 血流強度測定値が増加するかどうかを確認することも同様に興味深いことです。