치매 성인의 기억력 향상을 위한 EEG 바이오피드백 (QMFFTD)

목표 및 의의

1. 연구의 주요 목표는 무엇입니까? 이 연구의 목적은 인지 및 행동 증상에 대한 국소 뇌 혈류(CBF) 및 피크 알파 주파수(PAF)를 증가시키기 위한 바이오피드백 훈련의 효능을 평가하는 것입니다. 전측두엽 치매(FTD). 우리는 또한 더 높은 PAF 상태 및 관련 임상 결과 학습에 대한 PAF 뉴로피드백 동안 EEG 구동 광자극의 효과를 측정할 것입니다.
2. 연구의 2차 목표는 무엇입니까? 이 연구에서는 다양한 임상적, 신경심리학적 및 생리학적 변수를 수집할 것입니다. 예를 들어, 전체 19채널 양적 EEG(QEEG) 평가가 섭취 시 수행됩니다. EEG 파워와 일관성 및 이 장애의 증상 사이의 관계는 감별 진단을 위한 QEEG의 유용성에 대한 문헌에 잠재적으로 중요한 기여를 할 수 있습니다.

이 연구의 추가 목표는 뉴로피드백이 작동하는 방식을 이해하는 데 기여하는 것입니다. 예를 들어, 우리는 PAF를 제어하는 ​​방법을 배우는 것이 PAF와 관련된 일부 내부 주관적 상태에 대한 인식을 포함하는지 여부를 결정하기 위해 측정을 할 것입니다. 또한, P300이라는 뇌파에 대한 보상 신호의 효과는 뉴로피드백 세션 동안 대부분의 시간 동안 보상 신호음이 들리는 것의 중요성을 보여줄 수 있습니다. 마지막으로 뇌파 바이오피드백 동안 혈류의 변화 여부와 혈류 바이오피드백에 의해 뇌파가 영향을 받는지 측정한다.

우리는 뉴로피드백의 작용 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 몇 가지 측정을 제안합니다.

전측두엽 치매 및 대뇌 과관류 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영(SPECT) 연구는 FTD 환자의 전두엽 및 측두부에서 대뇌 혈류가 상당히 감소하는 것으로 나타났습니다(Miller et al., 1997; Read et al., 1995). 감소된 CBF의 해부학적 분포는 신경심리학적 결손의 패턴에 해당합니다(McMurtray et al., 2006).

당연히 FTD 환자의 자기공명영상(MRI) 및 컴퓨터 단층촬영(CT)에서 전두엽과 측두부 위축이 나타납니다(Mendez et al., 1996; Neary and Snowden, 1996). 그러나 Spilled et al. (2005)은 신경퇴화와 치매가 대뇌 혈류의 병리학에 대체로 이차적이라는 가설을 세웠습니다. 최적의 인지 기능을 가진 노인 대조군과 비교했을 때, DSM-IV 치매 환자는 뇌경색의 수와 관련하여 노인 대조군과 크게 다르지 않았습니다. 치매 환자는 백질 병변(p=.028)과 뇌척수액(CSF; p=.016)이 유의하게 더 많았으나 뇌혈류량 감소가 가장 큰 효과크기를 보였다(p=.016).

치매에서 혈류의 중심 역할에 대한 또 다른 주장은 뇌 손상(MRI 신호 고강도 영역)이 있는 알츠하이머 환자가 mL/min당 산소 추출이 증가했다는 것입니다. 즉, 수요보다 혈액 공급이 문제인 것 같다. 감소된 혈류가 조직 손상에 이차적인 경우 산소 추출은 변경되지 않을 것으로 예상됩니다(Spilt et al., 2005; Yamaji et al, 1997).

FTD 환자의 양전자 방출 단층촬영(PET) 영상은 전두엽 및 전측두엽뿐만 아니라 대상회, 뇌섬, 구상돌기 및 피질하 구조에서도 감소된 포도당 대사를 나타냅니다(Jeong et al., 2005; Garraux et al., 1999). ; Ishi et al., 1998). Grimmeret al. (2003)은 FTD로 진단된 10명의 환자에 대한 종적 연구를 수행했습니다. 초기 평가에서 FTD 환자는 대조군에 비해 전두엽 피질 영역, 꼬리핵 및 시상에서 대사 활동이 감소했습니다. 1-2년 추적 관찰에서 안와 전두엽 피질과 피질 하부 구조에서 원래 결손의 상당한 진행이 관찰되었습니다.

특히 뇌 혈류 감소와 치매와 FTD를 연결하는 실질적인 증거를 고려할 때 뇌 혈류를 증가시키도록 FTD 환자를 훈련하면 FTD 증상이 완화되고 질병의 진행이 느려질 것이라는 가설을 세웁니다.

최근 연구에 따르면 개인은 바이오피드백을 통해 CBF를 증가시키는 방법을 배울 수 있습니다. Yooet al. (2006)은 참가자들이 음악을 듣는 동안 청각 피질의 fMRI 활동에 대한 피드백을 받았을 때 의미 있는 복셀 수뿐만 아니라 평균 혈중 산소화를 크게 증가시킬 수 있음을 보여주었습니다. 또 다른 연구(deCharms et al., 2005)에서는 통증 인식과 관련된 영역인 RACG(rostral anterior cingulate gyrus)에서 fMRI 활동을 변경하도록 참가자를 훈련했습니다. 제어 조건에는 가짜 피드백 또는 다른 뇌 영역의 피드백이 포함되었습니다. 유해한 열 자극이 가해졌을 때 참가자는 RACG 활동을 감소시키도록 훈련되었을 때 통증 감각이 감소했고 RACG 활동을 증가시키도록 훈련되었을 때 통증 감각이 증가했습니다. 연구의 또 다른 단계에서, 8명의 만성 통증 환자는 같은 부위에서 fMRI를 다운트레이닝한 후 통증이 감소했다고 보고했습니다.

fMRI 비용은 세션당 $1000 이상이므로 대부분의 환자가 이러한 형태의 치료를 받을 수 없습니다. 그러나 산소화된 헤모고블린의 적색광과 적외선에 대한 굴절 특성을 이용하는 비교적 저렴한 장치로 대뇌 피질의 가장 바깥쪽 1.5 cm에 CBF 뉴로피드백을 제공하는 것이 가능합니다(Toomim et al., 2004). 산소화 혈액의 상대적 흡수를 감지하는 적외선 센서에서 3cm 떨어진 헤드밴드로 광원을 두피(일반적으로 이마)에 부착합니다. 이 절차는 hemoencephalography 또는 HEG로 알려져 있습니다. Toommet al. (2004)은 10회 세션이 다양한 정신 병리학 환자 28명의 주의력 변수 테스트(Test Of Variables of Attention, TOVA)에서 충동성 점수를 개선했음을 보여주었습니다. Carmen(2004)은 100명의 편두통 환자에게 전두엽 HEG를 제공했으며 최소 6회 세션을 완료한 환자의 90%가 편두통 증상이 크게 개선되었다고 보고했습니다. 단일 사례 연구에서 Mize(2004)는 ADHD가 있는 어린이가 IVA에서 상당한 개선을 보였으며 이러한 개선은 18개월 추적 조사에서도 지속되었다고 보고했습니다.

전측두엽 치매 및 피크 알파 주파수

건강한 성인의 PAF는 평균 10-11Hz입니다. 더 높은 PAF는 더 높은 기억력(Klimesch, 1997), 읽기 능력(Suldo, 2000), 어휘 및 반응 제어(Angelakis et al., 2004a)와 관련이 있습니다. 일련의 인지 작업 후 PAF는 정상 대조군에 비해 외상성 뇌손상 환자에서 감소했지만 작업 또는 기준 조건 동안 대조군에 비해 약하거나 유의하지 않게 감소했습니다. 따라서 Angelakis et al. (2004b)는 PAF가 인지적 준비의 특성이자 상태 마커라고 주장했습니다. Passant 외(2005), Chan 외. (2004) 및 Yenner 외. (1996) 모두 FTD 환자의 PAF 감소를 관찰했습니다.

우리는 더 높은 PAF를 보상하는 EEG 바이오피드백이 FTD 환자의 증상을 개선할 것이라는 가설을 세웁니다. EEG 바이오피드백 또는 뉴로피드백에서 개인의 실시간 EEG는 시각적 또는 청각적 신호로 지속적으로 제시되며 원하는 변화가 보상됩니다. 최근의 이중 맹검 통제 연구(Angelakis et al., 2007)는 뉴로피드백 보상이 PAF를 증가시키면 정상적인 노인의 인지 처리 속도와 집행 기능이 향상된다는 것을 보여주었습니다.

주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD), 간질, 불안 및 중독 장애에 대한 치료법으로서 뉴로피드백의 효능이 입증되었습니다. 정신분열증, 우울증, 학습 장애(LD) 및 외상성 뇌 손상과 같은 기타 장애가 뉴로피드백 요법의 후보로 조사 중입니다(Monastra, 2003).

전 측두엽 치매 및 EEG 구동 AVS

EEG 뉴로피드백과 마찬가지로 EEG 의존적 청각 및 시각 자극(AVS)은 PAF를 수정하여 인지 기능을 개선할 수 있는 가능성을 보여주었습니다. 많은 연구에서 리드미컬한 AVS가 자극 빈도에 해당하는 EEG 리듬을 유도할 수 있음이 입증되었습니다(Frederick et al., 2004). Russell(1997)은 LD 및 ADHD 아동의 지속적으로 변화하는 PAF를 신호로 사용하여 30초 간격으로 20분 세션 동안 PAF보다 5% 초과 및 5% 미만으로 교대로 AVS를 생성하는 연구에 대해 보고했습니다. 이 연구의 이론적 목표는 PAF의 유연성을 향상시키는 것이었지만(평균 주파수를 변경하는 것이 아님), PAF를 치료하면 인지 기능 장애를 효과적으로 치료할 수 있음을 보여주었습니다. 이 아이들은 16개월의 추적 조사 기간 동안 지속된 인지 및 행동 측정에서 상당한 향상을 보였습니다.

우리는 PAF 향상 뉴로피드백(눈을 감고 보상이 청각 톤으로 표시되는 경우) 동안 동시 EEG 유도 광자극이 PAF 향상 학습 속도를 증가시키고 PAF 뉴로피드백 단독에 비해 치료 효능이 증가할 것이라고 가정합니다. 더 높은 PAF를 유도하는 데 도움이 되는 것 외에도 리드미컬한 광자극은 뇌 전체에 반복적인 활성화 파동을 유도하여 CBF를 증가시키는 이점이 있습니다. 따라서 위의 I부에서 설명한 HEG 교육의 효과를 향상시킬 수도 있습니다.

뉴로피드백의 작용 메커니즘을 이해하면 잠재적으로 개선된 효능을 가진 보다 세련된 치료 방법으로 이어질 수 있습니다. 우리는 뉴로피드백이 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되는 세 가지 측정을 제안합니다.

1. EEG 뉴로피드백의 일반적인 관행은 보상 신호를 조정하여 고객이 대부분의 시간을 보상 톤으로 보내는 것입니다. 이것은 동기 부여와 순응도를 향상시키는 것으로 여겨지지만 다른 이유가 있을 수 있습니다. 보상 톤이 꺼지면 행동 변화가 필요한 드문 이벤트에 해당합니다. 이 상황은 예상되는 자극의 부재가 P300파라고 하는 EEG의 긍정적 편향을 유발한다는 것을 보여준 많은 연구의 설계와 유사합니다. P300은 방향 반사 및 배경 EEG 리듬의 위상 재설정과 연관되어 있습니다. 보상 톤 오프셋 동안 더 큰 P300이 보상 톤 시작보다 관찰되면 뇌가 진행 중인 EEG 활동을 방해하고 재설정하는 전기 신호로 보상 손실에 반응함을 시사합니다. 이것은 빈번한 보상을 제공하는 기존의 임상적 지혜에 독립적인 생리학적 지원을 제공할 것입니다.
2. 일부 이론가들은 뉴로피드백의 효능이 장애와 관련된 비정상적인 생리(예: PAF 또는 CBF)의 정상화에 달려 있다고 주장합니다(Duff, 2004). 다른 사람들(Othmer, Othmer 및 Kaiser, 1999)은 뉴로피드백의 효능이 훈련에 의해 유도된 변경된 뇌 상태에 대한 뇌의 적응 반응의 결과라고 주장합니다. 이 모델은 항우울제의 효능을 설명하는 모델과 유사하며 몇 주 및 몇 달 간의 훈련에 대한 여러 세션의 중요성을 설명할 수 있습니다. 따라서 임상 및 신경심리 검사 변수의 변화가 PAF 및 CBF(세션당 평균 및 분산)의 변화와 관련이 있는지 측정할 것입니다. 이 연구에서 생리학적 변수와 심리적 변수 사이의 관계(또는 그 부족)는 뉴로피드백이 작동하는 방식에 대한 현장의 이해에 기여할 것입니다.
3. EEG 바이오피드백을 선호하는 HEG 훈련에 대해 제기된 비판은 혈류 변화가 일반적으로 신경 활동에 의해 생성된 대사 요구에 부차적이라는 것입니다. 따라서 HEG 피드백이 비특이적 EEG 활성화를 훈련시키는지 아니면 다른 메커니즘이 관련되어 있는지 확실하지 않습니다. HEG 훈련 부위에 인접한 EEG를 측정하여 HEG 변화가 EEG 활성화(14-21Hz 향상 및 4-7Hz 진폭 감소 또는 PAF 증가)와 상관관계가 있는지 판단할 것을 제안합니다. PAF 훈련 중에 HEG 혈류 강도 측정이 증가하는지 확인하는 것도 비슷한 관심사입니다.